4 ecnodebats T ENERGIES RENOVABLES número …€™OPINIÓ Set veus contrastades valoren el...

978

8418

8691

67 08 L’anàlisi L’energia fotovoltaica en les ciutats sostenibles14 Les imatges Planeta en moviment20 Reportatge Les opcions inesgotables36 El projecte Microturbina de biogàs a un abocador45 L’opinió El desenvolupament de les ER a l’Estat

Energies renovablesTecnologiai compromís

PUBLICACIÓ DEL COL·LEGI D’ENGINYERS TÈCNICS INDUSTRIALS DE BARCELONA

TecnodebatsTecn

odeb

ats

28 L’ENTREVISTAJoan Ramon Morante

2009 5 euros número

4

Ciut

ats

sost

enib

les

| Pan

oràm

ica

per a

les

ER |

J0an

Ram

on M

oran

te |

Llib

res

| EN

ERG

IES

REN

OVA

BLES

Tecn

olog

ia i

com

prom

ís

Impr

ès e

n pa

per e

colò

gic

4

00-portada-TD4.qxp 19/2/10 09:21 Página 1

L’OPINIÓ Set veus contrastades valoren el desenvolupament de les energies renovables al’Estat. Encarna Baras, Andreu Martínez, Pep Puig, Josep Gonzàlez, Santi Parès i els tècnicsRafael Durbán i Moisès Morató han acceptat el repte de pronosticar l’energia del futur.

L’ANÀLISI La incorporació de la sostenibilitat en el disseny urbà és una oportunitat permitigar el canvi climàtic. Les ciutats consumeixen quantitats ingents d’energia. Un equipd’investigadors de Sostenipra, vinculats a la Universitat Autònoma de Barcelona, analitzales enormes possibilitats de l’energia solar en l’entorn urbà. PER JOAN RIERADEVALL

LES IMATGES Les fonts d’energia renovable estan vinculades al funcionament del planeta,la radiació solar, el vent, el cicle de l’aigua, el creixement dels vegetals, les marees i lacalor emmagatzemada al subsòl. Tecnologies que evolucionen a partir del Sol i de la Terra.

EL REPORTATGE En Les opcions inesgotables es proposa un recorregut per les diverses fontsd’energia renovable, analitzant la implantació a Catalunya, els punts forts de cadatecnologia i les tendències de futur, sense obviar les mancances. PER ALBERT PUNSOLA

EDITORIAL Com a tècnics compromesos, els enginyers hem de tenir molt en compte el sector de les ER i saber aprofitarels vents que bufen a favor d’unes tecnologies que, a més de generar riquesa, contribueixen a preservar el planeta.

Td 4

Sumari

EL PROJECTE La instal·lació en un abocador de residus sòlids urbans d’una microturbina debiogàs per produir electricitat és un exemple de com un projecte d’enginyeria pot contribuir ala sostenibilitat. L’autor del projecte en descobreix els detalls. PER DANIEL AYALA

LLIBRES I WEBS Una selecció de pàgines web i de llibres sobre les energies renovables perals qui vulguin saber-ne més. El CETIB acaba de publicar un monogràfic on diferentsprofessionals analitzen les repercussions de la revolució energètica. PER JUDITH JOSA

L’ENTREVISTA De tots els agents que fan avançar les energies renovables, potser el paperdels investigadors és un dels més desconeguts. Joan Ramon Morante, cap de l’Àrea deMaterials Avançats de l’IREC, explica cap a on va la recerca. PER MIQUEL DARNÉS

VERSIÓN CASTELLANA Los principales artículos de la revista, traducidos al español.545145

28

58

36

1420

Tecnodebats 4 • 2009 • Publicació anualDirecció editorial: Miquel Darnés Consell editorial: Jordi Català, MiquelDarnés, Agustí Morera, Manel Gastó, Montse Grau, Santiago Montaner,Joan Ribó Realització editorial: Ara Llibres, s.c.c.l. Coordinació editorial:Toni Quero i Judith Josa Publicitat: GECAP, SL Disseny: Estudi Freixes,Ed & Eli Pla Portada: Shutterstock Correcció: Eva Rodríguez i Laura LlahíTraducció castellà: Bet Nonell Impressió: Gramagraf, s.c.c.l. Edita: Col·legi d’Enginyers Tècnics Industrials de Barcelona | Consell deCent, 365, 08009 Barcelona | Tel. 934 96 14 20 | [email protected] Dipòsit legal: B-43405-2006 ISSN: 1886-9165

Tecnodebats no s’identifica necessàriament amb l’opinió que expressen els articles signats

TD4-sumari.qxp 19/2/10 09:23 Página 3

TD4-editorial.qxp 19/2/10 09:25 Página 4

El Tecnodebats que teniu a les mans forma

part del pla d'actuacions proposades pel

CETIB en l’any dedicat a les energies

renovables (ER). Durant el 2009 el

Col·legi ha fet un esforç per situar-se com

a institució en un sector que des de l’inici ha aixecat

grans expectatives, que no sempre s’han acomplert. Amb

tot, les ER són i seran un dels cavalls de batalla que, com

a tècnics compromesos amb la sostenibilitat, hem de tenir molt en compte. Per aquest

motiu, enguany hem posat especial interès a intensificar la presència de cursos, con-

ferències, articles i manuals tècnics al voltant d’aquest tema, a fi d’omplir-lo de con-

tingut. Cal dir també que, a part dels recursos del Col·legi, hi han participat nou

empreses patrocinadores que han contribuït que l’any de les ER fos una realitat. Una

realitat que respon a la importància que té un sector energètic que actualment repre-

senta el 10 % de la producció del sistema elèctric espanyol. Un percentatge que, si

bé pot assolir el 20 % fixat per la UE per al 2020, encara queda força lluny de l’ho-

ritzó al qual es pot arribar, si es consideren el potencial climàtic, geogràfic i tecno-

lògic de l’Estat.

Però per superar aquest repte no només calen sol, vent, terrenys i tècnics, sinó

que també fa falta una clara voluntat dels poders polítics i financers, tant en

l’àmbit estatal com internacional, perquè es puguin tirar endavant projectes

viables i rendibles. Sense anar més lluny, aquest desembre se celebrarà a

Copenhagen la conferència de les Nacions Unides sobre el canvi climàtic, que té

5

E

Editorial

La força de les renovables

SH

UT

TE

RS

TO

CK

El Col·legi dedica l’any a unsector que crea riquesa,ocupació i contribueix aanar contra el canvi climàtic


6

Els enginyerstècnicsindustrials hemde saberaprofitar elsvents que bufena favor de les ER

EDITORIAL

com a objectiu establir un nou acord global que substitueixi el protocol de Kyoto,

que expira el 2012. D’altra banda, el govern de Zapatero va anunciar a final d’estiu

que inclourà 20.000 milions d’euros en la nova Llei d’economia sostenible per a

projectes d’innovació, tecnologia, energies renovables i estalvi energètic, que es

finançaran a través de l’Institut de Crèdit Oficial (ICO). Pel que fa a Catalunya, la

Generalitat ha endegat el Pla de l’Energia 2006-2015, que planteja uns objectius

en l’àmbit de les ER força ambiciosos, ja que si s’acompleixen es multiplicarà per

quatre el consum d’energies renovables. Tres exemples, doncs, que han de servir

per impulsar el sector de les renovables. Tot i així, hi ha alguns aspectes que

caldria millorar, com ara els canvis legislatius que afecten l’energia fotovoltaica,

que desconcerten els inversors, o els problemes derivats de l’impacte paisatgístic

dels parcs eòlics, sobretot a Catalunya, on la implantació d’aquests parcs és de les

més baixes de la Península. Cal dir que el govern català va aprovar el setembre

passat un nou decret per facilitar-ne la instal·lació.

Pel que fa a la creació d’ocupació, sabem que l’any passat només l’energia eòlica

va proporcionar al voltant de 104.000 llocs de treball a la Unió Europea, segons un

estudi de l’Associació Europea de l’Energia Eòlica. També les altres ER són

generadores d’ocupació i, com és lògic, els professionals de l’enginyeria hi

participem en els àmbits de la producció d’equipaments, dels projectes

d’instal·lacions i del manteniment, entre d’altres. Així doncs, cal que els enginyers

tècnics industrials sapiguem aprofitar els vents —mai més ben dit— que bufen a

favor de les ER i comprometre’ns amb un sector que, a més de crear riquesa i

ocupació, també contribueix a la preservació del planeta i a tenir menys

dependència energètica. De ben segur que les generacions futures sabran apreciar

aquest esforç per aconseguir un món més habitable i sostenible.

En aquest número podreu trobar una anàlisi sobre les enormes possibilitats que

tenen les ciutats per captar energia solar, a càrrec de l’equip del professor de la

UAB Joan Rieradevall; un extens reportatge sobre la diversitat de les ER, a càrrec

del periodista especialitzat en medi ambient Albert Punsola; una entrevista a Joan

Ramon Morante, investigador de l’Institut de Recerca en Energia de Catalunya, i

un projecte d’una microturbina a biogàs a l’abocador de Coll Cardús, a càrrec del

col·legiat Daniel Ayala, entre altres temes. TD


8

El protocol de Kyoto, signat per 160

països, compromet a reduir com a mí-

nim un 5 % els gasos d’efecte hiver-

nacle (GEH) respecte als nivells de

1990 (UNFCCC, 2006). De forma

addicional a aquesta preocupació global, les

polítiques nacionals cada vegada es complementen

més amb accions a escala de ciutat per mitigar el

canvi climàtic (Ramaswami et al., 2008).

En aquest sentit, el febrer de 2009 més de

350 ciutats d’Europa es van comprometre,

en signar el Pacte d’Alcaldes i Alcaldesses,

a anar més enllà de l’objectiu d’energia

de la UE d’haver reduït un 20 % les

emissions de CO2 l’any 2020. Amb

aquesta iniciativa de la Comissió

Europea en col·laboració amb el Comitè

de les Regions, els representants de més de

60 milions de ciutadans treballen junts per

aconseguir l’objectiu comú de reduir les emi-

ssions de gasos d’efecte hivernacle i utilitzar

l’energia de forma més sensata.

Les antigues ciutats estan creixent arreu, i

n’estan sorgint de noves. Tot i representar només

el 2,7 % de la superfície mundial (UN, 2007), les

ciutats del món són responsables, directament i

indirecta, del 75 % del consum mundial d’energia,

i del 80 % de les emissions de GEH (Ash et al.,

2008) (vegeu la figura 1).

En aquest sentit, Marshall (2008) ens fa notar

que encara que molta atenció per a mitigar el

canvi climàtic s’ha centrat en els combustibles

alternatius, el consum d’energia en els vehicles i

la generació d’electricitat, la millora del disseny

L’anàlisi

L’energiafotovoltaica en lesciutats sosteniblesLa incorporació de l’ecologia en el disseny urbà esperfila com una gran oportunitat per mitigar el canviclimàtic. Innovar en l’aplicació de les energiesrenovables a la ciutat pot ser un factor clau.

PER JOAN RIERADEVALL AMB LA COL·LABORACIÓ DE JORDI OLIVER-SOLÀ,

RAUL GARCIA I XAVIER GABARRELL|FOTOGRAFIES I IL·LUSTRACIONS DE

SHUTTERSTOCK I SOSTENIPRA

Malgrat que les

ciutats del món ocu-

pen només el 2,7 %

de la superfície de la

Terra, consumeixen

el 75 % de l’energia

mundial.1

TD4-anàlisi.qxp 19/2/10 09:27 Página 8

9

urbà representa una oportunitat important que

encara no és prou valorada. Tanmateix, el medi

urbà és responsable d’enormes quantitats de

contaminació i la generació de residus (Hendri-

ckson i Horvath, 2000) en milions d’emplaça-

ments d’arreu del món.

CIUTATS I SOSTENIBILITATPer aquest motiu les ciutats són una pedra

angular en l’aplicació d’estratègies per reduir les

emissions de gasos d’efecte hivernacle, i

s’estableix una unió intrínseca entre els

conceptes de “ciutat i sostenibilitat”. De fet, és

en les ciutats on el concepte de la sostenibilitat

es juga, a llarg termini, l’èxit o el fracàs (Harper i

Graedel, 2004) i, al mateix temps, on hi ha més

espai per al canvi i la millora.

Molta investigació sobre el disseny urbà s’ha

centrat en la necessitat d’un disseny més

sostenible a escala de la ciutat, però com Engel-

Yan et al. (2005) suggereixen, recentment, part

d’aquesta atenció s’ha desplaçat cap al disseny

dels barris sostenibles. La incorporació dels

principis de sostenibilitat en el disseny de barris

és important perquè molts dels problemes que

trobem a la macroescala de la ciutat són, de fet,

conseqüències acumulatives de la mala pla-

nificació a escala de barri.

Hi ha moltes eines ja desenvolupades per

guiar el procés de disseny ecològic en quant al

producte i al procés. No obstant això, quan es

treballa amb sistemes complexos com les

ciutats, és oportú usar les que fan una

quantificació objectiva de la sostenibilitat i ens

ajuden a guiar els processos de planejament

urbà, com ara l’anàlisi de cicle de vida (ACV).

Així mateix, hi ha diversos vectors que

requereixen atenció, com els materials, l’aigua,

els residus, la mobilitat i l’energia. A continuació

es fa una breu incursió en el camp energètic.

INCURSIÓ EN EL CAMP ENERGÈTICCatalunya presenta una dependència dels

combustibles d’origen fòssil (bàsicament petroli

i gas natural) de fins al 75 %, fet que comporta

importants emissions de CO2, i una absoluta

dependència de fonts energètiques que prove-

nen de l’exterior (el 96 % de l’energia pri-

mària), segons dades del Consell Assessor pel

Desenvolupament Sostenible (CADS, 2009); a

Un barri net? El

disseny de Vauban,

al sud de Friburg

(Alemanya), respon

als principis de la

sostenibilitat.


10

més, la dependència d’energia d’origen nuclear

suposa més d’un 24 %, i s’ha mantingut constant

al llarg dels anys (vegeu la figura 2).

ENERGIES RENOVABLESLa vinculació entre creixement econòmic i

consum d’energia és clara, tal com es mostra al

cas de Catalunya, on el consum d’energia

primària va augmentar un 60 % en un període de

15 anys: entre els anys 1990 i 2005 va

augmentar d’uns 17.000 ktep als 27.000 ktep,

segons dades de l’Associació Espanyola d’Accio-

nistes Minoritaris d’Empreses Cotitzades.

Per cobrir una futura davallada de les fonts

energètiques actuals cal potenciar l’ús de les

energies renovables, que a Catalunya presenten

aproximadament un 3 % del conjunt de l’ús

d’energia primària. Sobre aquest percentatge, les

fonts energètiques renovables principals són

d’origen hidroelèctric, de la incineració de resi-

dus i la biomassa (biogàs, biomassa llenyosa i

biocombustibles); a Catalunya l’energia eòlica

representa menys del 2 % de les energies

renovables, mentre que l’energia fotovoltaica no

arriba a l’1 %.

La producció d’energia elèctrica mitjançant

l’efecte fotovoltaic representa indubtables

avantatges energètics, industrials, mediambien-

tals, socials, etc. A més, la implantació de

l’energia solar fotovoltaica contribueix al dese-

nvolupament tecnològic i a la consecució dels

objectius de la UE per al 2020. Actualment, es

donen unes condicions que afavoreixen el

creixement de la utilització de l’energia

fotovoltaica connectada a la xarxa com ara un

marc legislatiu adequat, unes tarifes que

afavoreixen l’amortització, les possibilitats de

finançament de les instal·lacions, les ajudes de

l’administració i incentius fiscals.

L’energia solar fotovoltaica, com a font

renovable, presenta una fórmula energètica més

sostenible que qualsevol de les fonts energètiques

convencionals, ja que es disposa de recursos

inesgotables a escala humana per cobrir les

necessitats energètiques. Es tracta d’una font

energètica aplicable arreu, fet que possibilita

l’aplicació en l’àmbit local tot minimitzant la

creació d’infraestructures per a la distribució

energètica des dels punts de producció als de

consum. A més, dins de les ciutats podem ubicar-

les tant en l’espai privat com en l’espai públic

(vegeu la figura 3).

L’impacte ambiental principal d’un mòdul

fotovoltaic es produeix en l’obtenció de les

matèries primeres ja que, tot i que el component

principal de les cèl·lules fotovoltaiques és el silici,

el consum energètic per transformar la matèria

primera (sorra) en silici de grau solar és desta-

cable. A la fase d’ús del panell, les càrregues

ambientals són mínimes i associades al mante-

niment, mentre que la gestió final es resol mitjan-

çant els canals de reciclatge i/o reutilització. En

el cas d’instal·lacions autònomes, és a dir, no

connectades a la xarxa, l’impacte ambiental

Nuclear 24,7%

Gas natural 21,9%

Renovables 3,2%

Petroli 48,0%

Altres 2,2%Estructura del

consum d’energia

primària l’any 2003

a Catalunya.

(Pla de l'Energia

2006-2015).

La U urbana.

L’energia

fotovoltaica pot

aplicar-se dins de la

ciutat tant en

l’espai públic com

en el privat.

L’ANÀLISI

2

3

ED

GA

R R

AM

ÍRE

Z


associat a la bateria és també molt important.

L’efecte visual sobre el paisatge és el principal

impacte d’una instal·lació fotovoltaica, que és

susceptible de minimitzar-se mitjançant una

correcta integració sobre els edificis (o paisatge).

Sobre el medi físic i biòtic no es produeixen

afectacions destacables com tampoc sobre la

qualitat de l’aire, del sòl, flora o fauna.

El component principal d’una instal·lació

fotovoltaica és el generador. El generador o camp

fotovoltaic és el resultat de la connexió d’un

determinat nombre de mòduls fotovoltaics.

Aquests, alhora, es componen d’un conjunt de

cèl·lules fotovoltaiques connectades entre si, i

protegides dels agents externs. La matèria

primera d’aquestes cèl·lules és el silici, tant per a

la tecnologia de panells monocristal·lins com per

als policristal·lins. Les eficiències comercials

arriben a valors al voltant del 20 % en el cas dels

panells monocristal·lins, i són una mica més

baixes en el cas dels policristal·lins.

LES INSTAL·LACIONS FOTOVOLTAIQUESLes instal·lacions fotovoltaiques connectades a la

xarxa estan formades per un generador foto-

voltaic i un sistema de condicionament de potèn-

cia, l’inversor, encarregat de transformar l’energia

de corrent continu a corrent altern, amb les

característiques de la xarxa de distribució. Els

darrers anys les aplicacions connectades a la

xarxa s’han consolidat com la principal aplicació

de l’energia solar fotovoltaica, ja que s’han

adoptat un conjunt de mesures de caràcter

econòmic i legislatiu per desenvolupar-les.

Actualment, a països com Alemanya, el Japó o

Espanya, les companyies de distribució elèctrica

estan obligades per llei a comprar l’energia

injectada a la seva xarxa per aquestes centrals

fotovoltaiques. D’altra banda, el preu de venda de

l’energia també està fixat per llei de manera que

s’incentiva la producció d’electricitat solar, ja que

aquestes instal·lacions són amortitzables en perío-

des de temps que poden oscil·lar entre 8 i 12 anys

(tot considerant una vida útil d’uns 40 anys).

FOTOVOLTAICA EN ELS ENTORNS URBANSEl sector domèstic és responsable de més d’un 13

% del consum total d’energia a Catalunya. En

aquest marc, l’aprofitament de la coberta dels

edificis urbans residencials per produir

electricitat suposa guanys no només de tipus

energètic, econòmic o ambiental, sinó fins i tot,

social. La instal·lació d’un generador fotovoltaic

de 100 kWpic, que suposa aproximadament

l’ocupació d’uns 100 m2 de coberta de l’edifici,

11

L’ANÀLISI

Panell solar gegant

a Barcelona. Les

distribuïdores

elèctriques estan

obligades per llei a

comprar l’energia

de les centrals

fotovoltaiques.


12

pot arribar a produir anualment uns 130.000

kWh (considerant una inclinació i orientació de

panells dins uns marges acceptables, i per a una

radiació equivalent a la ciutat de Barcelona),

l’equivalent al consum mitjà elèctric anual d’unes

30 llars. També s’estalvien unes 60 tones anuals

d’emissions de CO2, equivalents a les emissions

d’un vehicle de baixes emissions (120 g/km)

que circumval·la la Terra més de 12 vegades

(500.000 km).

Mitjançant l’aplicació de la tecnologia foto-

voltaica als edificis, s’aprofiten els recursos

autòctons, tot disminuint la dependència

energètica, s’aprofiten espais no productius,

s’evita el consum de combustibles fòssils (només

a l’etapa de producció), i, conseqüentment, les

emissions contaminants associades.

FOTOVOLTAICA I IL·LUMINACIÓ URBANALa tecnologia fotovoltaica també és susceptible d’a-

plicar-se amb èxit a altres equipaments de consum

energètic de les ciutats com ara l’enllumenat urbà,

que suposa un impacte econòmic d’entre el 40 i el

60 % del consum elèctric del servei de les ciutats

(IDAE, 2007). Per tal de minimitzar l’impacte

ambiental associat a la il·luminació urbana s’han

d’implementar estratègies per optimitzar-ne el con-

sum i, després, aplicar les fonts d’energia d’origen

renovable. La millora de l’eficiència energètica passa

per la substitució de les làmpades convencionals,

EcodissenyFAROLA VIVA de Capella García Arquitectura & ICTA es desenvolupà en el

marc del Segon Programa Català d’Ecodisseny, impulsat pel Departament

de Medi Ambient i Habitatge. L’ecofanal desenvolupat, que és totalment

independent de qualsevol font d’alimentació externa, funciona com a

miniplanta fotovoltaica i s’integra perfectament a les zones urbanes.

L’ecofanal, que està a uns 3,5 m d’alçada, consta d’un cos cònic i un

suport fabricat com una malla, que s’obre a la part superior en forma d’un

panell, on s’ubica un mòdul fotovoltaic i la lluminària, que funciona amb

tecnologia LED i és d’intensitat regulable.

Addicionalment, l’ecofanal té espai per amagar la bateria en un espai

d’emmagatzematge per sota del fanal.

Instal·lació

fotovoltaica sobre

un edifici al Poble

Espanyol, Montjuïc,

Barcelona.

Detall d’equip

lumínic LED i panell

fotovoltaic del

prototip de fanal

fotovoltaic, instal·lat

a Cosmo Caixa

Barcelona amb

motiu de l’exposició

sobre ecodisseny.

AS

IF


13

L’ANÀLISI

usualment de vapor de mercuri o vapor de sodi d’al-

ta pressió, per làmpades més eficients amb una ràtio

de lumen emès per watt instal·lat més favorable,

com ara els LED. Els LED presenten una eficiència

de 100 lm/W, així com un índex de reproducció cro-

màtica (IRC) del 95 i unes 5.000 h de vida útil, de

manera que la substitució, tot mantenint el flux llu-

minós, suposaria estalvis en potència instal·lada

d’entre un 50 i 20 % respecte de les làmpades con-

vencionals, com també millora de l’IRC del 45 %.

La integració de panells fotovoltaics per abastir

l’enllumenat dels fanals està supeditada a la

radiació solar que reben (condicionada princi-

palment per les ombres projectades per edificis,

arbres...) i a la potència instal·lada. Si se suposa

un escenari de fanals fotovoltaics connectats a la

xarxa, que munten làmpades LED de 36 W (equi-

valents a làmpades de VM de 80 W) amb un

règim de funcionament a l’època crítica de l’any

de 14 h diàries, i una radiació solar equivalent a la

ciutat de Barcelona, el panell fotovoltaic per cobrir

les necessitats lumíniques és de 150 W/pic, amb

una generació de 200 kWh any i un estalvi de 90

kg de CO2 per unitat.

CONCLUSIONSLa innovació en l’aplicació d’energies renovables

en espais tant privats com públics significa un

avenç cap a la reducció de l’impacte ambiental dels

sistemes urbans. Tanmateix, aquestes estratègies

han d’anar sempre acompanyades d’una important

reducció de la demanda, i combinar-se amb tre-

balls en altres vectors rellevants des del punt de

vista energètic com la mobilitat.TD

Referències p Ash C. Jasny BR. Roberts L. Stone R. Sugden A. “Reimagining

cities - Introduction”. Science 2008, 319, (5864), 739-739.

p CADS. Informe sobre el Canvi Climàtic a Catalunya. Departament

de la Vicepresidència. Generalitat de Catalunya. 2007.

p Engel-Yan J, Kennedy C, Saiz S, Pressnail K. “Towards sustainable

neighbourhoods: the need to consider infrastructure interactions”.

Canadian Journal of Civil Engineering 2005, 32, (1), 45-57.

p Harper EM, Graedel TE. “Industrial ecology: a teenager's

progress”. Technology in Society 2004, 26 (2-3): 433-445.

p Hendrickson C, Horvath A. “Resource Use and Environmental

Emissions of U.S. Construction Sectors”. Journal of Construction

Engineering and Management 2000, 126, (1), 38-44.

p IDAE. Guía técnica de eficiencia energética en iluminación,

alumbrado público. 2007

p Marshall JD. “Energy-efficient urban form”. Environmental

Science & Technology 2008, 42, (9), 3133-3137.

p Ramaswami A, Hillman T, Janson B, Reiner M, Thomas G. A

“Demand-centered, hybrid life-cycle methodology for city-scale

greenhouse gas inventories”. Environmental Science & Technology

2008, 42, (17), 6455-6461.

p UN, Urban population, Development and the Environment:

http://www.un.org/esa/population/publications/2007_PopDevt/Urba

n_2007.pdf (accessed February 3, 2009) ed.; Department of

Economic and Social Affairs, P. d., Ed. 2007.

p UNFCCC, Kyoto Protocol:

http://unfccc.int/kyoto_protocol/items/2830.php (accessed February

3, 2009) ed.; United Nations Framework Convention on Climate

Change, Ed. 2006.

Joan RieradevallProfessor del Departamentd’Enginyeria Química i primer investigador del grup Sosteniprade l’Institut de Ciència i TecnologiaAmbiental, de la UniversitatAutònoma de Barcelona


Planeta enmoviment

moviment deles renovablesLes fonts renovables estan vinculadesals processos que defineixen elfuncionament del mateix planeta: laradiació solar, el vent, el cicle del’aigua, el creixement dels vegetals, lesmarees i la calor de la Terra.

FOTOGRAFIES DE SHUTTERSTOCK

UNA MIRADA A LES ENERGIES

TD4-Les Imatges.qxp 19/2/10 09:28 Página 16

nLes imatges


L’enginyeria té unpaper essencial en latransformació delmodel energètic capa un sistema queaprofiti els recursosnaturals del planeta.


Del Sol i la Terraprovenen lesenergies bàsiques.Cultiu per abiocombustibles,planta geotèrmica ipanells solarsincorporats al’arquitectura.


20

El consum mundial d’energia

es fonamenta, en més d’un

80 %, en la matèria que

s’extreu de jaciments de car-

bó, petroli, gas i urani, que

tenen data de caducitat. Per oposició a les

fonts d’energia que s’esgoten, les fonts

renovables estan vinculades als processos

que defineixen el funcionament del pla-

neta, com ara la radiació solar, el vent, el

cicle de l’aigua, el creixement dels vege-

tals, les marees, la calor de la Terra. Mal-

grat aquest ventall tan ampli, en realitat les

fonts renovables es redueixen a dues d’es-

sencials que possibiliten la resta: el Sol i la

Terra.

El terme renovable referit a l’energia és

més precís que el terme alternativa, ja que

fa referència a l’aspecte que hem comen-

tat a l’anterior paràgraf. És evident que les

energies renovables són una alternativa a

les fonts d’origen fòssil, en el sentit que

algun dia caldrà escollir-les i abandonar

les fonts avui convencionals. Però el terme

és equívoc des del punt de vista que por-

ta a pensar, per exemple, que les energies

fotovoltaica o l’eòlica són simples opcions

complementàries, quan, de fet, han arribat

a un grau important de maduresa tecno-

lògica i d’implantació social. L’aposta per

les energies renovables no s’explica només

pel previsible esgotament del petroli o del

gas. A hores d’ara, hi ha una altra raó de

pes per realitzar la transició energètica. Es

tracta, sobretot, de la contribució dels com-

bustibles fòssils a l’escalfament de la Terra,

que ha estat certificada per la comunitat

científica internacional, a banda, és clar,

dels fenòmens de pol·lució a escala local

i regional. L’hegemonia de les energies

renovables comportaria, a més, un alleuja-

ment notable dels conflictes entre estats

perquè, en general, es poden aprofitar

arreu del món i no depenen d’uns jaci-

ments situats en llocs específics, que són

objecte de pugna geoestratègica, com suc-

ceeix amb el gas o el petroli.

EL NOSTRE CONTEXT

El passat mes d’agost va fer quatre anys

de l’aprovació del Pla d’Energies Renova-

bles (PER) 2005-2010, que respon a les

prioritats del govern espanyol en aquest

camp: garantir la seguretat i qualitat del

subministrament elèctric alhora que es

compleix en compromisos internacionals

com el Protocol de Kyoto i d’altres d’ad-

Reportatge

PER ALBERT PUNSOLA | FOTOGRAFIES DE SHUTTERSTOCK

Les opcionsinesgotablesDavant l’esgotament de les fonts d’energia fòssil, les energies renovables esperfilen com l’única alternativa. Com en una panoràmica, el reportatge enretrata el grau de maduresa tecnològica i la implantació, els pros i contres decada una de les opcions que provenen del Sol i de la Terra.

Els combustibles fòssils són en partresponsables de l’escalfament de laTerra i la raó d’alguns conflictes ipugnes pel control dels jaciments.

TD4-Reportatge.qxp 19/2/10 09:30 Página 20

quirits en el marc de la Unió Europea. El

PER preveu que el 12,1 % del consum d’e-

nergia primària provingui de fonts reno-

vables. Les últimes dades de l’any 2008

indiquen que aquest percentatge se situa

en un 7,6 %, un increment de sis dècimes

respecte al balanç anterior que, malgrat

tot, posa en relleu la no-consecució dels

objectius.

Tanmateix, s’apunten algunes tendèn-

cies interessants com l’augment de la gene-

ració elèctrica a partir de l’energia eòlica

—que creix un 13 %— i la solar —que ho

fa un 400 %—. Aquests increments han

permès compensar la caiguda de l’energia

hidroelèctrica i han elevat el percentatge

de producció elèctrica neta d’origen reno-

vable fins al 20,5 %. La biomassa, l’ener-

gia geotèrmia i les energies marines, tot i

generar certa activitat, resten encara en

un àmbit marginal quantitativament par-

lant. A Catalunya, segons dades de l’any

2007 de l’Institut Català d’Energia

(ICAEN), la participació de les energies

renovables en el consum d’energia primà-

ria se situa només en un 2,8 %.

La Comissió Europea ha assenyalat que

Espanya es troba per sota de la mitjana de

progressió d’implantació de les energies

renovables a la Unió Europea. La política

del govern central en aquest àmbit ha

rebut moltes crítiques de l’Associació de

Productors d’Energies Renovables (APPA)

en el sentit que les regulacions que ha fet

l’executiu semblen més orientades a fre-

nar el sector (especialment en el cas de

l’energia fotovoltaica). Aquesta associa-

ció, a través del seu president, ha qualifi-

cat la dependència espanyola dels com-

bustibles fòssils d’“escandalosa”.

ENERGIA HIDRÀULICA

L’energia hidràulica aprofita el moviment

d’una massa d’aigua per generar electrici-

tat. La potència de cada central dependrà

del cabal que pugui penetrar a la turbina

i de la diferència de cotes de l’aigua a l’en-

trada i la sortida de la instal·lació. El tipus

de turbina s’escull en funció d’aquests dos

paràmetres. Les centrals minihidràuliques

són les que tenen una potència inferior a

10 MW.

Es tracta d’infraestructures que ocasio-

nen afectacions ambientals que no solen

ser de gran abast. A més, existeixen mit-

jans, tant en el disseny com en la gestió,

per minimitzar-les. Cal tenir en compte

que, a banda de les lleis i reglaments de cai-

21

L’Estat espanyol es troba per sota de lamitjana europea en la implantacióprogressiva d’energies renovables. Algunsproductors creuen que es frena el sector

L’avinguda de la Reina Maria Cristina de Barcelona, il·luminada. Només un2,8 % de l’energia que consumim a Catalunya prové de fonts d’energiesrenovables, segons l’Institut Català d’Energia.


re més general que regulen el sector, hi ha

legislacions específiques per a cada conca

hidrogràfica. Segons l’APPA, els darrers

anys el sector es troba pràcticament estan-

cat, a causa de la manca de noves conces-

sions i l’alentiment per a obtenir permisos

per a les centrals ja concedides. Aquesta

energia no assolirà ni el 60 % de l’objec-

tiu marcat en el PER el 2010.

Pel que fa a Catalunya, les últimes dèca-

des s’ha apostat per reactivar centrals que

s’havien aturat, incloent-hi en alguns casos

la connexió a la xarxa elèctrica, i se n’han

construït algunes de noves, alhora que

s’abandonaven progressivament centrals

de petita potència per a nuclis rurals o usos

industrials. El Pla d’Energia de Catalunya

2006-2015 té relativament poca incidèn-

cia en la gran hidràulica i aposta per la

minihidràulica, amb l’entrada en servei de

51 aprofitaments nous o rehabilitats. La

potència addicional en l’horitzó 2015 pre-

vista per a la primera és de 30 MW, men-

tre que per a la segona és de 73 MW.

ENERGIA SOLAR

Els principis teòrics de l’energia solar foto-

voltaica es van descobrir al segle XIX, però

aquesta tecnologia, tal com avui la conei-

xem, data dels anys cinquanta. La base és

la transformació de la radiació solar en

electricitat a través de la captació efectua-

da en uns panells que contenen cèl·lules

de silici.

La transformació no és del 100 % de

l’energia rebuda sinó d’un percentatge molt

més baix —al voltant del 15 %—, si bé es

pot pensar en un augment del rendiment

de les plaques a mesura que avanci la

recerca. En contrapartida, aquesta font té

l’avantatge que es pot adaptar a tota mena

d’espais, des de l’ambit domèstic, en els

terrats de cases i edificis, fins a les enor-

mes extensions dels horts solars.

Els darrers anys, Espanya ha desenvo-

lupat una indústria forta i un gran nombre

d’infraestructures fotovoltaiques, amb un

gran augment de la potència instal·lada.

Tanmateix, la legislació restrictiva adop-

tada pel govern l’any 2008 s’ha orientat a

reduir les retribucions per kWh i a establir

límits anuals de producció. L’objectiu ha

estat refredar el creixement dels últims

anys, que alguns han titllat d’excessiu, però

que, en qualsevol cas, ha sobrepassat amb

escreix la potència instal·lada prevista per

al 2010. Aquesta política no ha estat ben

rebuda pel sector empresarial.

Alguns experts assenyalen la impor-

tància de repartir les instal·lacions en tot

el territori i no només en grans parcs solars

allunyats dels centres de consum —ciu-

tats, polígons—, ja que en el transport de

l’energia es produeixen pèrdues.

Precisament a Catalunya, on no s’ha

desenvolupat el fenomen dels horts solars,

el Pla d’Energia 2006-2015 planteja un

creixement sostingut de la potència foto-

voltaica fins a arribar als 100 MW al final

REPORTATGE | LES OPCIONS INESGOTABLES

L’energia hidràulica i la solar s’handesenvolupat els últims anys deforma desigual a l’Estat espanyol.Mentre que la primera no assolirà niel 60 % dels objectius marcats, lasegona sobrepassa la potènciainstal·lada prevista. Imatge de laplanta experimental d’energia solard’Almeria.

22


del període pel que fa a instal·lacions con-

nectades a la xarxa i es preveu que aquest

creixement tingui lloc en escoles, centres

turístics, zones esportives, grans superfícies

comercials, benzineres i zones industrials.

ENERGIA SOLAR TÈRMICA

Un tipus de tecnologia amb molt de futur

és la que s’aplica a les centrals d’energia

solar termoelèctrica, en què la radiació ser-

veix per escalfar un fluid, la calor del qual

es convertirà en energia mecànica per gene-

rar electricitat. L’avantatge és que la gene-

ració es desvincula en part de la insolació

del moment, fet de gran importància de

cara a l’estabilitat del subministrament.

Aquesta tecnologia demana inversions ele-

vades. Una quinzena d’empreses hi treba-

llen i Andalusia disposa d’una planta expe-

rimental i un centre de recerca a Almeria

que són referents mundials.

L’altra gran aplicació de l’energia solar

és la tèrmica, que es pot aprofitar per a

diversos usos com cuinar, escalfar aigua o

fer funcionar màquines de refrigeració. El

sector domèstic i el terciari (hotels, ofici-

nes, hospitals) són els principals receptors

de l’energia solar tèrmica en virtut de les

obligacions establertes pel Codi tècnic de

l’edificació en vigor des del 2006, però

també com a conseqüència del gran nom-

bre d’ordenances municipals en el mateix

sentit existents tant a Catalunya com a

Espanya (l’any 1999 Barcelona i Sant Boi

del Llobregat van ser pioneres en aquest

camp). Actualment, hi ha més d’un milió

i mig de metres quadrats instal·lats a tot

l’Estat, i 1.300 empreses especialitzades.

ENERGIA EÒLICA

L’ús de l’energia eòlica és ancestral tant en

la navegació com en els molins per a mol-

dre o bombejar aigua. La generació d’e-

lectricitat amb turbines de vent es remun-

ta a principi del segle XX, però els aeroge-

neradors moderns no arribaran fins als

anys vuitanta.

Aquesta font renovable ha conegut un

creixement espectacular a Espanya, fins al

punt que subministrava l’11 % de l’elec-

tricitat consumida l’any 2008, i situava

l’Estat espanyol en el tercer lloc mundial

després dels EUA i Alemanya. La potència

instal·lada supera els 16.000 MW. El PER

assenyala com a objectiu per al 2010 un

total de 20.155 MW. Actualment, hi ha

unes 700 empreses especialitzades que

ocupen gairebé 40.000 persones.

Els darrers anys, l’energia eòlica ha

incrementat la competitivitat en termes

econòmics, si bé en alguns territoris no ha

estat ben rebuda per raons ambientals i

d’encaix en el territori (impacte en l’avifau-

na i el paisatge, contaminació acústica).

Aquest és el cas de Catalunya, on para-

doxalment s’ha desenvolupat una desta-

cada indústria, però on aquesta energia

renovable no ha tingut el mateix grau d’im-

plantació que a la resta de l’Estat espanyol.

El govern català ha anunciat una reacti-

vació del sector i el Pla d’Energia de Cata-

23


En alguns territoris l’energia eòlica noha estat gaire ben rebuda perl’impacte sobre el paisatge. En centres de recerca s’investiguenles possibilitats dels miniaerogeneradors.


lunya 2006-2015 estima assolir una potèn-

cia de 3.000 MW, això sí, compatibilitzant

la instal·lació de nous parcs amb l’exclusió

de certes zones pel seu valor ambiental o

de protecció del patrimoni.

Una tendència de futur és la creació de

grans parcs eòlics al mar, gràcies a la

potència superior del vent i al fet que s’es-

talvien els problemes paisatgístics.

És una opció amb un gran desen-

volupament a Dinamarca, país pioner en

aquest camp, que espera obtenir del vent

un 75 % de l’electricitat que consumeix

l’any 2025.

Pel que fa a l’energia minieòlica, aquest

és un subsector amb grans possibilitats de

desenvolupament, ja que es pot implan-

tar en llocs allunyats de la xarxa elèctrica

per al consum local, tot eliminant les pèr-

dues per transport i distribució i, a més,

es pot combinar amb l’energia fotovoltai-

ca. Per definició, es parla d’energia minieò-

lica quan la potència dels aerogeneradors

és inferior a 100 kW. Els centres més avan-

çats de d’R+D estan investigant com treu-

re el màxim rendiment d’unes infra-

estructures pensades per a la descentra-

lització de la producció elèctrica, que

permetran veure, en pocs anys, aero-

generadors en els terrats d’edificis.

BIOMASSA

En un sentit restrictiu, es defineix biomas-

sa com tota aquella matèria orgànica que

es pot utilitzar com a font d’energia. His-

tòricament, ha estat un conjunt reduït de

matèria el que s’ha destinat a aquesta fina-

litat, però en el context actual, és un con-

junt ampli i heterogeni: residus d’origen

forestal i agrícola, residus ramaders i d’in-

dústria agroalimentària, residus de serra-

dores i fàbriques de mobles, fangs d’esta-

cions depuradores d’aigües, la fracció orgà-

nica dels residus sòlids urbans (RSU).

L’aprofitament energètic de la biomas-

sa té lloc a través de: processos termo-

químics (combustió directa, gasificació i

piròlisi) que estan orientats a l’obtenció

d’electricitat; processos fisicoquímics, dels

quals s’obtenen biocombustibles sòlids

(carbó vegetal) o líquids (biodièsels) i pro-

cessos bioquímics, dintre del quals el més

24


Les plantes de biomassa utilitzen desde residus d’origen forestal a fangsd’estacions depuradores d’aigües.

Les energies renovables al món en l’horitzó 2050El passat mes de març va tenir lloc a Copenhaguen un congrés científic internacional amb el nom de Climate Change: Gobal

Risks, Challenges and Decisions. Una de les seccions més importants del congrés estava dedicada a les energies

renovables. El debat va concloure que, amb el suport polític i financer adequats, aquestes energies podrien subministrar el

40 % de l’electricitat a escala mundial, però, en cas que aquest suport no existeixi, amb prou feines s’arribarà a un 15 %.

Es tracta d’una de les projeccions més optimistes realitzades sobre la contribució de les energies renovables al sistema

energètic del futur, que es basa en les aportacions de centenars de científics i experts en les diferents fonts d’energia.

Per la seva banda, el director executiu de l’Agència Internacional de l’Energia, Nobuo Tanaka, assenyalava per aquelles dates

que la crisi econòmica internacional actuaria de fre a les inversions en energies renovables, declaracions que contrasten amb

l’estratègia del president Obama de fer precisament d’aquest sector un dels motors per sortir de la crisi el més aviat possible.


estès és la metanització, que produeix el

biogàs. Segons dades de la Comissió Nacio-

nal de l’Energia (CNE), a finals de 2008

hi havia 420 MW de potència instal·lada

en plantes de biomassa sòlida (que tracten

residus agrícoles i forestals). L’objectiu del

PER de cara al 2010 per a aquest tipus de

plantes és de 1.370 MW. En canvi, les plan-

tes de producció de biogàs, que són les

que utilitzen RSU industrials, llots i purins,

estan a prop del 80 % del compliment dels

objectius del PER.

El Pla d’Energia de Catalunya 2006-

2015 preveu incrementar la participació

de la biomassa en el balanç d’energia del

país fins a multiplicar per tres la partici-

pació en el consum d’energia primària res-

pecte a l’any 2003. Pel que fa a la biomas-

sa agrícola i forestal, la major part

d’instal·lacions seran per a l’aprofitament

tèrmic. En el cas del biogàs, l’ús s’orienta

a la producció elèctrica fins a arribar a una

potència de 121,2 MW en aquest àmbit.

Es pretén que aquest desenvolupament es

dugui a terme tant en plantes centralitza-

des així com en instal·lacions més petites

relacionades amb explotacions ramaderes

o de la indústria agroalimentària.

ENERGIA GEOTÈRMICA

L’energia geotèrmica està emmagatzema-

da en forma de calor sota la superfície de

la Terra, i, a diferència de la solar o l’eòli-

ca, es genera contínuament. Serveix tant

per produir calor de manera directa com

electricitat.

L’energia geotèrmica es divideix entre

alta entalpia i baixa entalpia. La primera

és la que aprofita jaciments geotèrmics

que es troben en determinades condicions

de pressió i una temperatura superior a

150 graus. L’energia surt en forma de vapor

o aigua calenta, que es farà servir per gene-

rar electricitat. La major o menor dificul-

tat en l’obtenció d’aquesta energia radica

en les característiques del terreny. La bai-

xa entalpia es basa en la capacitat que té

el subsòl d’acumular calor i de mantenir

entre els 20 i 10 metres de profunditat una

temperatura constant al llarg de l’any.

Aquesta darrera tipologia s’utilitza per a

la producció d’aigua calenta sanitària i per

a la climatització, i fins ara no ha tingut un

desenvolupament important ni a Espanya

ni a Catalunya, tret de casos particulars. Si

bé existeixen diverses empreses especia-

litzades que s’hi dediquen, el sector és molt

més petit que el fotovoltaic o l’eòlic.

L’Institut Geogràfic i Miner d’Espanya

(IGME) ha estudiat el territori i ha iden-

tificat diverses zones amb potencial.

Segons l’ICAEN, aquest potencial a Cata-

lunya és insignificant, fins i tot amb les

tecnologies que estaran disponibles dins

del període de l’aplicació del Pla 2006-

2015. Això pel que fa a la baixa entalpia.

En quant a l’alta, l’ICAEN indica que les

possibilitats d’implantació al nostre país

són inexistents.

ENERGIA DEL MAR

Es poden distingir quatre tipus d’aprofita-

ment energètic del mar orientats tots a la

producció d’electricitat.L’energia mareo-

motriu es basa en la capacitat de les mare-

es per desplaçar grans masses d’aigua que,

un cop emmagatzemades en dics, es dei-

xen anar per moure turbines que generen

electricitat. Aquesta tecnologia és conegu-

da de fa cert temps: a mitjan anys seixan-

ta es va inaugurar a Saint-Malo (França)

una central que funcionava amb aquest

principi.

Un altre sistema és l’energia mareo-

tèrmica, que es basa en la diferència de

25


Les tecnologies permeten produirelectricitat a partir dels moviments marinso aprofitant les diferents temperatures del’aigua del mar

Planta geotèrmica. A diferència de lasolar o l’eòlica, l’energia geotèrmica,que aprofita la caloremmagatzemada sota la superfíciede la Terra, es genera contínuament.


26

temperatura entre les aigües superficials i

les del fons marí. També es poden fer girar

turbines aprofitant l’energia cinètica dels

corrents marins, aquest és el tercer siste-

ma. I, finalment, hi ha l’energia mecànica

de les onades, una tecnologia que ha fet

grans avenços darrerament, com s’ha posat

de manifest en el cas del projecte Pelamis

a Portugal.

A final dels anys setanta, el Ministeri

d’Indústria i Energia va avaluar el poten-

cial de les costes espanyoles en més de

37.000 MW. L’any 2002, l’informe de la

Comissió Wave Energy Utilization in Euro-

pe va obtenir uns valors semblants. Mal-

grat els avantatges indiscutibles, com la

constància de les onades i dels corrents,

aquests sistemes plantegen dificultats tèc-

niques, com la corrosió de les infraestruc-

tures, i econòmiques, com el volum d’in-

versions necessari per transportar l’ener-

gia elèctrica a la costa, que són menors en

el cas de la mareomotriu. Al Mediterrani

no té sentit aplicar aquest darrer sistema

per raons òbvies.

TENDÈNCIES I OPORTUNITATS

Les energies renovables no són neutres des

del punt de vista ambiental. Si bé no pro-

dueixen contaminació directament, algu-

nes ho fan indirectament a través dels pro-

cessos industrials i de construcció asso-

ciats a algunes infraestructures com els

panells solars. L’energia eòlica consumeix

un recurs molt escàs en alguns països: el

sòl. La biomassa, mal gestionada, pot por-

tar a la desforestació, mentre que la hidro-

elèctrica pertorba, en diferent mesura

segons l’indret, els ecosistemes aquàtics.

És cert també que no totes aquestes fonts

proporcionen energia de manera constant.

Però la major part d’aquests problemes

tenen solucions totals o parcials en funció

de l’evolució tecnològica i són problemes

de menor dimensió que els plantejats pels

combustibles fòssils.

Pel que fa al problema dels costos, les

dinàmiques d’implantació progressiva

comporten arribar a uns certs graus de

competitivitat en el mercat homologables

a qualsevol font d’energia convencional.

Cal contraposar aquest fet a les distorsions

causades per les oscil·lacions del preu del

petroli. D’altra banda, les grans infraes-

tructures de les renovables tenen també

el seu cicle de vida. Això garanteix la

necessitat de noves inversions de cara al

futur o, dit d’una altra manera, la presèn-

cia d’oportunitats econòmiques a mitjà i

llarg termini. TD


Albert PunsolaLlicenciat en CiènciesPolítiques i periodistaespecialitzat en temesambientals.

Unió Europea: triple objectiu per al 2020L’abril del 2009, la Unió Europea va aprovar una sèrie d’objectius vinculants

per a tots els estats membres en matèria d’energies renovables per a l’any

2020. La política europea obeeix, per una banda, a raons ambientals: cal

lluitar contra el canvi climàtic i, en conseqüència, reduir la presència dels

combustibles fòssils. Hi ha també, però, un component estratègic: el

consum energètic europeu depèn en bona part de l’exterior i de països que

tenen un determinat grau d’inestabilitat que pot condicionar el

subministrament —com ja ha succeït en el cas del gas de Rússia. En aquest

context, les energies renovables permeten a cada estat membre obtenir la

seva energia aprofitant les fonts i adoptant les tecnologies que més

s’adeqüin a la seva orografia i ubicació geogràfiques. El conjunt de la UE en

surt beneficiat. L’objectiu global és arribar al que es coneix com a triple 20:

un 20 % de reducció de les emissions d’efecte hivernacle en relació amb

l’any base 1990; un 20 % d’increment de les energies renovables en la

combinació energètica i un 20 % de reducció en el consum d’energia.

A final dels anys seixanta es vainaugurar a Saint Malmo (França)una central per aprofitar l’energiamareomotriu.


TD4-entrevista.qxp 19/2/10 09:31 Página 28

L’entrevista

29

Al’entorn de les energies renovables

hi ha tot un seguit d’actors que les

fan avançar, però potser el paper

dels investigadors és un dels més

desconeguts. Dedicar hores i

esforç a obtenir millors rendiments dels elements, a

descobrir nous materials, a plantejar nous sistemes i

procediments, són tasques apassionants que es desen-

volupen des de l’anonimat d’un laboratori. El doctor

en Físiques Joan Ramon Morante ha encetat una nova

etapa en el si de l’Institut de Recerca de l’Energia de

Catalunya (IREC), un organisme creat per contribuir

en l’objectiu de fer un futur energèticament més sos-

tenible. L’emmagatzematge, la transformació i l’efi-

ciència de les renovables són, entre d’altres, objecte

dels seus treballs de recerca.

Ja fa força anys que van aparèixer les energiesrenovables. Creu que han complert les expec-tatives que van generar en l’inici?No, per dos motius. L’un és econòmic: la indústria

mundial més important és la de l’energia i aquesta

té les inversions —que han de recuperar —en el

món fòssil: carbó, petroli i gas. El seu principal

esforç és la millora dels sistemes d’extracció i

d’explotació. Si s’ha fet un gasoducte entre Àfrica i

Europa, de reserves de gas al nord d’Àfrica n’hi ha

per 40 anys, les empreses que hi han invertit tenen

40 anys per amortitzar-lo. Per tant, des del punt de

vista empresarial, cal continuar gastant energia

d’origen fòssil.

El segon motiu és que la introducció d’energies

renovables està limitada pels costos —si no hi ha

subvencions els costos són molt més alts— i per

l’emmagatzematge, un aspecte del qual es parla

poc. És gairebé inviable l’aplicació de les energies

renovables a gran escala si no es resol abans el

problema de l’emmagatzematge.

Com està la situació de la recerca i de la inno-vació en el sector de les energies renovables?Moltes coses d’energies renovables estan des-

cobertes des de fa anys. Enguany celebrem el 50è

aniversari de l’energia fotovoltaica. Això no vol dir

que siguin competitives pel que fa als costos. Si ara

haguéssim de funcionar només amb fotovoltaica

—suposant que això fos possible— s’incrementaria

el cost en un factor de 4 o 5. Socialment és

insostenible, i més quan hi ha companyies que

continuen comercialitzant petroli, gas, carbó i, fins

PER MIQUEL DARNÉS | FOTOGRAFIES DE RAIMON SOLÀ

Joan Ramon Morante, cap de l’Àrea deMaterials Avançats de l’IREC

“L’excedent d’energiaelèctrica de les renovables

pot produir hidrogen”


30

L’ENTREVISTA | JOAN RAMON MORANTE

i tot, altres tipus d’energies renovables com

l’eòlica, la geotèrmica i les marines, més barates

que la fotovoltaica. En canvi, la fotovoltaica és

molt prometedora. El repte és innovar en aquest

sector per poder oferir energia abundant i més

barata, a partir de les renovables.

A més, s’ha de satisfer una altra condició:

abaratir les infraestructures. Sovint es parla

d’introduir l’hidrogen en el sector del transport,

però el cost d’ubicar un subministrador d’hidrogen

a cada benzinera seria, avui dia, inassumible per la

societat. Per tant, s’han d’incrementar les energies

renovables, però necessitem que les infra-

estructures necessàries per implantar-les tinguin

costos raonables.

Quin paper té l’Institut de Recerca en Energia deCatalunya (IREC)?L’IREC pertany a la xarxa Cerca de la Generalitat

de Catalunya, que és l’excel·lència de recerca

catalana i agrupa una trentena d’instituts sobre

diverses temàtiques. Aquest institut, que es dedica

a l’energia, es va crear a finals del juliol del 2008,

però pràcticament no ha començat a caminar fins

enguany. Tot i que som molt joves, ja estem

involucrats en diversos projectes importants.

Us relacioneu amb altres instituts de fora?En cada una de les nostres activitats estem en

contacte amb els altres centres de referència, tant

als Estats Units, com al Japó, com a Europa. Als

Estats Units hi ha força laboratoris bons per

col·laborar-hi, però el més rellevant és el National

Renewable Energy Laboratory de Golden, Colo-

rado. Al Japó hem iniciat contactes i col·labora-

cions amb diversos centres, i a Europa la llista és

llarga perquè quasi tots els països tenen un centre

d’excel·lència en temes d’energia.

Està previst crear un centre de recerca europeu?Efectivament, la Unió Europea va aprovar una

iniciativa del president Barroso de crear un

European Institut of Tecnology, una mica a imatge

del famós Massachusets Institut of Tecnology

americà, però amb la diferència que no hi haurà

un centre formal de laboratoris sinó unes oficines.

Per cert, Sant Cugat es va presentar com a can-

didat a acollir-les, però finalment s’ubicaran a

Budapest. Ara, està oberta la convocatòria per a la

creació de diverses línies, el que se’n diu centres

d’innovació i coneixement, i una d’elles serà

l’energia. Per tant, cal presentar una proposta que

coordini diferents laboratoris. La resolució serà cap

a finals d’any i si, com esperem, s’accepta la nostra

proposta, estarem participant en la línia d’energia.

Ja entrant en qüestions pròpies de la recerca, enquin punt es troba la investigació per augmentarel rendiment de les cèl·lules fotovoltaiques?En l’energia fotovoltaica hi ha tres generacions: la

primera és l’estàndard, és a dir, la de silici

monocristal·lí; la segona, la de capa prima, i dins

d’aquesta la generació 2.5, i la tercera generació,

la d’estructures basades en les nanotecnologies o

en estructures que combinen diversos materials.

Teòricament i experimentalment el límit màxim

d’eficiència d’una cèl·lula solar ideal està al voltant

del 30 %. Perquè s’entengui: tinc un espectre solar

El repte de la

innovació és oferir

energia abundant i

més barata, a partir

de les renovables.

Cal resoldre

problemes com

l’emmagatzematge

o el transport.



31

amb fotons que van de l’ultraviolat a l’infraroig i

tota l’energia es distribueix allà. Però si vull

convertir el màxim d’aquesta energia en energia

elèctrica i disposo d’un únic material semi-

conductor amb una banda prohibida, m’és

impossible utilitzar-la tota. La banda prohibida del

semiconductor que més s’apropa a l’ideal és d’1,5

electronsvolt, que correspon a l’arsenur de gal·li i

que dóna una eficiència provada en el laboratori

del 28 %, a prop del 30 % teòric.

Estem a prop del límit, doncs?No, ara t’explicaré el truc. La idea científica és

anar més enllà. L’arsenur de gal·li és car i poc

abundant; per tant, la indústria es va preocupar de

desenvolupar el silici. Aquest material està a 1,1

de banda prohibida, més lluny de la ideal. L’ efi-

ciència és baixa: en l’àmbit experimental se situa

al voltant del 20 %. Això en monocristal·lí; si

anem a policristal·lí o amorf, la xifra cau.

La capa prima resol el problema del submi-

nistrament de silici. Tot i que es diu que el silici és

l’element més abundant a la Terra, la seva

producció no és suficient. La indústria electrònica

en necessita molt i muntar factories per produir-ne

té uns costos i unes dificultats considerables. A

partir de la capa prima amb silici amorf, que té uns

costos molt barats, i del CIS (coure, indi i seleni) o

bé del tel·lur de cadmi, s’han obtingut resultats

força trencadors. Amb costos relativament baixos,

s’està donant una eficiència en mòduls que

superen el 17 %, i es preveu anar més lluny. Mal-

grat tot, aquests valors queden molt allunyats del

30 %. Amb la combinació de diversos materials,

que capti cadascun una part de l’espectre solar, es

pot anar cobrint tot l’espectre i no es perden gaire

fotons. Aleshores parlem d’una configuració tàn-

dem, que utilitzarà nanomaterials diversos per

extreure energia d’una part de l’espectre. Així es

podrà arribar a rendiments del 30 al 35 %.

Joan Ramon Morante va néixer a Mataró (Maresme). Es va

doctorar en Ciències Físiques a la Universitat de Barcelona

(UB) el 1980. Des del 1985 és professor d’Electrònica i

director del Grup de Recerca d’Enginyeria i Materials

Electrònics. Ha estat degà i vicedegà de la Facultat de

Física de la UB, cap d’estudis de la carrera d’Enginyeria

Electrònica i director del Departament d’Electrònica. Des del

2009 és el cap de l’Àrea de Materials Avançats de l’Institut

de Recerca en Energia de Catalunya (IREC). Aquesta nova

etapa professional li fa molta il·lusió, ja que en el camp de la

docència ha completat un llarg cicle.

Les activitats d’investigació del doctor Morante s’han

centrat en els dispositius i materials electrònics i en

l’avaluació dels processos i tecnologies que hi estan

relacionats, amb especial incidència en la transferència de

tecnologia als materials semiconductors, ceràmiques

electròniques, òxids metàl·lics, microsistemes i sensors

químics integrats. Ha aprofundit en els mecanismes de

transferència d’energia en sòlids, que inclou electrons,

fotons, fonons o ions, que desenvolupen activitats en

energies renovables com l’energia solar basada en la

nanotecnologia, la termoelectricitat, la nanoionicitat i la

fotocatàlisi. Els projectes en els que més li agrada

col·laborar són aquells “en els quals veus després una

aplicació pràctica i immediata”. Ha participat en projectes d’

R+D internacionals com els programes BRITE, ESPRIT, IST,

JOULE..., i en projectes industrials en els programes

EUREKA, IBEROEKA i CRAFT, així com en projectes

industrials privats.Ha estat premiat amb la Distinció de la

Generalitat de Catalunya per a la Recerca Universitària i

amb el premi Narcís Monturiol.

PERFIL


32

Això implicarà nous sistemes de fabricació. Comestà la recerca en aquest camp?Encara està iniciant-se. Es fa recerca sobre quins

materials i com es combinen a baix cost. L’ideal

seria passar per nanomaterials que permetin tècni-

ques de deposició de capes de nanopartícules o de

nanoestructures; tècniques de deposició que, sen-

zillament, per descriure-les, seria com posar una

capa de pintura damunt d’un material. Però com

que encara no està acceptat per la comunitat

científica quins són els millors materials i la millor

combinació, les tecnologies de fabricació estan una

mica verdes.

El que queda clar és que el futur passa per lananotecnologia.Sí, i el motiu és que amb les nanotecnologies es

pot controlar i conèixer com els fotons són

absorbits i generen parells electrons-forats; i com

se separen sense recombinar-se. Un dels problemes

a gran escala és controlar i evitar els processos de

recombinació dels parells electrons-forats. En

l’àmbit de nanoescala és més factible que no pas a

escales més grans. Les nanotecnologies obren pers-

pectives. Actualment els grans programes de

recerca van en aquesta direcció i es creu que es

podria arribar a rendiments del 40 %.

Com deia vostè al principi, un altre gran repteés l’emmagatzematge de l’energia.Quan es parla d’emmagatzemar energia la majoria

de gent s’imagina bateries de liti, en les diverses

modalitats, com a única alternativa. Però, ara que

s’està parlant molt del cotxe elèctric, es veu

també la necessitat de tenir bateries amb menys

pes i capacitats més altes.

El problema és que, si es vol quelcom que

emmagatzemi energia, no dic sota quina forma,

probablement sota una forma química, ha d’arribar

un moment que aquesta forma química es pugui

transformar en energia elèctrica, en corrent d’ele-

ctrons. Bé, si jo vull un cotxe elèctric que tingui

una gran acceleració, cal que la bateria generi una

alta intensitat. Això fa que les actuals bateries

tinguin limitacions per poder extreure càrrega de

forma ràpida. Suportar una alta densitat de corrent

provoca la degradació dels materials pel que fa als

elèctrodes i va afectant el nombre de cicles útils

dels materials.

Aquesta és una de les aproximacions als pro-

blemes de l’emmagatzematge. Existeixen però,

fórmules electroquímiques prometedores. Per què

no fer una bateria en la qual els components que

reaccionen siguin injectats de forma progressiva?

Algunes d’aquestes fórmules es van descobrir ja fa

molts anys, es van oblidar i ara estan ressorgint. Hi

ha bateries redox de flux continu en que l’únic que

es necessita són dos dipòsits d’electròlit. Per

produir corrent, s’ha d’injectar amb bombes el flux

de líquid iònic, que intercanvia càrrega a través

d’una membrana. Hi ha exemples de bateries redox

en les quals s’han pogut emmagatzemar megawats.


La producció

d’hidrogen a partir

de l’excedent de les

energies renovables

és una de les línies

de recerca sobre

l’emmagatzematge

en què treballa el

laboratori.


33

“Les nanotecnologies obren noves perspectives per millorar elsrendiments de les cèl·lules fotovoltaiques; actualment els grans

programes de recerca van en aquesta direcció”


I l’hidrogen quin paper té?Aquí a Barcelona, on hi ha autobús de pila

d’hidrogen, és molt coneguda l’anomenada pila

de combustible. Com diu el nom, és una pila en

la qual el reactant químic arriba als elèctrodes i

produeix una reacció en què els protons tanquen

el circuit a través de la pila i els electrons van pel

circuit exterior, de manera que van a reaccionar a

l’altre elèctrode. És a dir, sempre hi ha el mateix

esquema electroquímic, una membrana que

només condueix protònicament; per tant, els

electrons han de viatjar pel circuit exterior. En el

cas de l’autobús, el combustible és l’hidrogen,

que s’envia a l’elèctrode on fa reacció i es pro-

dueix l’electró o el protó. L’electró tanca el circuit

amb un corrent que s’utilitza per fer anar un

motor elèctric.

Electroquímicament es pot funcionar al revés,

qualsevol procés electroquímic pot ser reversible.

Per exemple, si tinc una producció d’energia

renovable, puc tenir un excedent d’energia elèc-

trica i puc utilitzar aquest excedent per desco-

mpondre aigua i produir hidrogen. Això seria el

que s’anomena un electrolitzador sòlid, que té

eficiències molt altes, del 80 %. Amb aquest sis-

tema, l’energia excedent, eòlica o fotovoltaica,

s’aprofitaria per produir hidrogen.

L’hidrogen es pot emmagatzemar i quan fes

falta es podria utilitzar per produir corrent.

Aquesta és una de les línies de recerca sobre

l’emmagatzematge que es treballa al laboratori, i

on es veu que és possible produir hidrogen a

partir de les renovables.TD


34

La mar d’energiaL’energia eòlica és de les més desenvolupades i els sistemes de

producció estan molt resolts, però té un gran repte: l’energia eòlica

marina. Joan Ramon Morante explica que quan s’aterra a l’aeroport de

Copenhaguen es poden veure aerogeneradors al mig de l’àrea del mar

Bàltic que banya Dinamarca i que ja s’han convertit –amb permís de la

sireneta– en tot un símbol del país.

Les característiques del fons marí del Bàtic, pla i de poca profunditat,

permeten que proliferi aquesta modalitat, que té un millor rendiment pel

fet que al mar no hi ha impediments que obstaculitzin la força del vent.

Ara bé, quan es tracta de profunditats de més de 30 metres, es

complica la subjecció dels molins al fons i s’ha de pensar en sistemes

de plataforma semblants a les petrolieres. No obstant això, Morantes

creu que és factible pensar en la viabilitat d’un camp eòlic marí a les

nostres costes, tot i els reptes per resoldre: “Pot ser una bona

alternativa per als països costaners a l’hora de produir energia d’una

manera força eficaç”. Un dels reptes pendents que s’ha de solucionar

és el transport de l’energia de les plataformes a la costa, ja que hauran

d’estar situades a força distància, per qüestions òbvies. Tot i això,

gràcies a l’estat actual de la tecnologia, no ha de ser un obstacle,

sobretot si tenim en compte que ja s’hi està treballant i que, segons

Morantes, “arrencarà amb força en els propers anys”.

DE PROP

Miquel DarnésPeriodista i enginyer tècnic industrial.Assessor de comunicació i màrqueting delCETIB.

RA

IMO

N S

OL

À

SH

UT

TE

RS

TO

CK


L’ENCÀRREC

Projecte. El parc tecnològic de recursos renovables de coll

Cardús està situat al terme municipal de Vacarisses. La

filosofia del parc és gestionar de forma sostenible els

residus orgànics que van a parar a l'abocador, que és un

dels més grans de l'Estat espanyol. Les instal·lacions

pertanyen al grup HERA-AMASA, SA, que és una empresa

especialitzada en el tractament de residus i la gestió de

recursos associats, com ara el biogàs o la recuperació de

materials. La microturbina de biogàs concentrat i

comprimit projectada produeix calor per ajudar en el

tractament dels residus de l’abocador, genera electricitat i

també combustible per a vehicles. L’aprofitament dels

recursos de l’abocador va en la direcció de tancar el cercle

dels residus per aconseguir fer-los rendibles i, a la vegada,

preservar el medi ambient amb la reducció de les

emissions de CO2.

L’EQUIP

Facultatius. Francesc Daniel Ayala, Padules (Almeria), 1969, va cursar

l'enginyeria tècnica industrial a l'EUITIT. Només acabar els estudis es

va col·legiar per dedicar-se a l'exercici lliure de la professió, amb la

realització de projectes ambientals de diferents sectors com el químic,

el tèxtil, les arts gràfiques, la fabricació de material elèctric, etc., i

també projectes d'instal·lacions de baixa tensió, d'aparells de pressió,

d'instal·lacions tèrmiques, entre d’altres. Per fer el projecte de la

microturbina, Ayala ha col·laborat amb l'empresa ambSol Enginyeria

Ecoenergètica SLP, que és especialista en eficiència energètica i

aplicacions amb renovables i cogeneració. L’equip d’ambSol està format

per personal tècnic qualificat que acumula un important currículum

amb més de 600 actuacions especialitzades en 6 anys. Els encàrrecs

s’han realitzat per a l’Administració pública (ajuntaments com

Barcelona, Terrassa o Sant Cugat, Diputació de Barcelona, ICAEN, AEB),

universitats (UPC, La Salle, URiV), fundacions, empreses privades i, en

general, per a aquells clients que han necessitat d’una enginyeria

especialitzada en energies renovables.

El projecte

Planta de biogàs de Coll Cardús

Gestió sostenibleLa instal·lació en un abocador de residus sòlids urbans d’una microturbina debiogàs per produir electricitat i calor és un exemple de com un projected’enginyeria pot contribuir a la sostenibilitat.PER FRANCESC DANIEL AYALA | FOTOGRAFIES DE RAIMON SOLÀ

1

TD4-projecte.qxp 19/2/10 09:32 Página 36

Plànol d'alçat de la micorturbina on es detallen els elements

principals de la instal·lació. Vistes frontals de la planta de bio-

gàs, situada dins l’Àrea d’Aprofitament Energètic del Centre

Industrial de Tractament Ambiental (CITA) de coll Cardús.

L’enginyer tècnic industrial, Daniel Ayala, autor del projecte.

Zona de concentració de biogàs (purificació de biogàs i

absorció de CO2). Torre de carbó i torre d’ absorció.

4

3

2

1

2

3 4


La planta de biogàs està situada a

l’Àrea d’Aprofitament Energètic del

Centre Industrial de Tractament

Ambiental (CITA) coll Cardús. El

CITA de Coll Cardús es troba al

terme municipal de Vacarisses, en el punt quilo-

mètric 28,200 de la carretera C-58, de Terrassa a

Manresa. L’abocador de Coll Cardús té una exten-

sió de 90 hectàrees, de les quals una tercera part

corresponen al terreny explotat per a l’abocament

de residus. El ClTA coll Cardús disposa de l’

ISO:9001, l’IS0:14001 i l’OHSAS:18001 per asse-

gurar una bona qualitat en els procediments de

gestió integral. El titular de la instal·lació és el

Grup Hera. Inicialment era s’utilitzava com a abo-

cador incontrolat, però l’any 1984 l’empresa

Tratesa, del Grup Hera, s’encarregà de la gestió de

l’abocador controlat de residus sòlids urbans

(RSU). Actualment s’hi gestionen més de 60.000

tones a l’any d’RSU provinents de municipis del

Vallès i del Baix Llobregat i de ciutats com Vic,

Igualada i Badalona.

Un abocador d’RSU és un reactor bioquímic, on

les principals entrades són els residus sòlids urbans

i l’aigua, i les principals sortides, els lixiviats, que

són residus en format líquid, i els gasos. L’aigua

que s’obté després del tractament del lixiviats

serveix per a diferents usos propis de la

instal·lació, com ara el tractament de la pols

produïda pel pas dels camions, o per regar les

plantes de l’entorn. D’altra banda, la valorització

energètica del biogàs, que es produeix com a

efecte de la digestió anaeròbica dels residus,

permet obtenir combustible per als vehicles i

produir electricitat.

PROCÉS DE RECOLLIDA I TRACTAMENT DEL BIOGÀS El gas de l’abocador està format principalment

per metà (CH4) en un 53 %, diòxid de carboni

(CO2) en un 40 %, nitrogen (N2) en un 3,6 %,

oxigen (CO2) en un 0,5 % i la resta per sulfurs,

disulfurs, amoníac (NH3), hidrogen (H2) i

monòxid de carboni (CO). El biogàs es recull a

partir d’una xarxa de captació formada per pous

d’extracció. Aquests pous tenen un diàmetre de

500 mm, una profunditat de 15 a 25 metres, i un

radi d’acció d’uns 25 metres. Des dels pous el

biogàs és aspirat per mitjà d’un sistema de

canonades de diferents diàmetres que s’uneixen

als col·lectors principals, que condueixen el

biogàs a la central d’aspiració. Tot el sistema de

captació i transport del biogàs es realitza a una

pressió inferior a l’atmosfèrica.

Després de ser captat i abans de ser utilitzat

pel sistema d’aprofitament energètic, el biogàs és

tractat. El tractament depèn de l’aplicació final: si

el biogàs s’utilitza com a combustible per a

calderes n’hi ha prou amb una deshumidificació i

una eliminació de compostos corrosius; en el cas

d’utilització en motors i turbines és necessària

EL PROJECTE | PLANTA DE BIOGÀS DE COLL CARDÚS

La planta de biogàs natural concentrat comprimit està instal·lada a

l’interior de dos contenidors metàl·lics units, que formen un conjunt

independent. Equips auxiliars, microturbina i bescanviador de calor

de la instal·lació. La valorització energètica del biogàs permet obtenir

combustible per a vehicles i produir electricitat.

2

1

1


39

FITXA TÈCNICA

El sistema és format pels següents equips:p Unitat de tractament del gas.Marca Verdesis, model GTP 004p Refrigerador. Compartit amb laplanta de BNCCp Microturbina. Marca Capstone,model CR65-ICHP

Microturbina CapstoneEspecificacions en condicions ISO:CR65 CR65-ICHP15 ºC, 1.01325 bar, 60 % RH

Característiques elèctriquesPotència elèctrica de sortida65 kWTensió400 a 480 V (AC)Servei de tensióTrifàsicaFreqüència50/60 HzMàxima intensitat de sortida100 A, operant connectat a la xarxa.Eficiència elèctrica29 %

Combustible / Característiques de la turbinaColumna de gas naturalGas d'abocador: 3,7 a 6,2 kWh/m3

Contingut d'àcid sulfhídric H2S > 400 ppmvPressió d'entrada diferencial5,2 bar 75 psi

Cabal de combustible224,2 kW/hRelació del generador3,22 kWh/kWh

Característiques a xemeneiaCabal del gas0,49 kg/sTemperatura del gas309 ºC

Aprofitament de calor per atemperatura d'entrada de l'aigua a38 ºC i cabal de 2,5 l/sMòdul de recuperació de calor integrat Nucli d'acer inoxidableAprofitament de calor per aiguacalenta74 kWEficiència total del sistema62 %

Dimensions i pesAmplada x profunditat x altura762 x 1.956 x 2.388 mmPes 1.000 kgCabal màssic de gasos d'escapament(aprox.)1.760 kg/hTemperatura de gasos d'escapamentd’entrada309ºCTemperatura de gasos d'escapamentde sortida (aprox.)80 ºC

Pèrdua de pressió de gasosd'escapament (aprox.)180 PaCabal màssic d'aigua de refrigeració(aprox.)5.060 kg/hTemperatura d'aigua de refrigeració d’entrada60 ºCTemperatura d'aigua de refrigeració de sortida80 ºCTemperatura d'aigua de refrigeraciómàxima100 ºCPressió de servei màxima6 barPèrdua de pressió d'aigua derefrigeració 160 mbarSuperfície de calefacció67 m2

Potència tèrmica125 kW

Dimensions de la carcassaLongitud1.500 mmAmplada660 mmAltura480 mmPes310 kg

2


La planta de BNCC requereix calor per a la

caldera de vapor, que utilitza en el procés de

neteja de l’absorbent, i requereix electricitat per al

refrigerador i els compressors. Cal una potència

calorífica de 70 a 90 kW entregat en 0,1 kg/s a

95 ºC, en funció del preescalfament existent, i

una potència elèctrica de 35 kW a 400 V.

La solució que es va proposar per donar

resposta a les necessitats de la planta va consistir

en la instal·lació d’una unitat de tractament de

gas, una microturbina de biogàs i un recuperador

de calor, per subministrar electricitat i calor a la

planta, tant si es treballa en illa o bé exportant

l’energia elèctrica sobrant a la xarxa de distribució.

El biogàs procedent de la planta BNCC és el

combustible que utilitza la microturbina. Prèvia-

ment, cal condicionar aquest gas en unitat de

tractament de gas, específica per a la micro-

turbina, on es realitzen els processos següents:

pNeteja de compostos de siloxans i àcid sulfhídric.pElevació de la pressió a la de treball per a la microturbina.pRefrigeració per assecatge del gas.

A l’interior de la microturbina es realitza la

combustió del biogàs i es converteix en energia

elèctrica en els alternadors. El recuperador de

calor aprofita la calor dels gasos d’escapament de

la microturbina, mitjançant un intercanviador. La

unitat de tractament de gas, la microturbina, el

recuperador de calor i els equips auxiliars

necessaris per al seu funcionament (compressor,

filtre de carbó actiu i refrigerador), que no són els

mateixos que els de la planta de BNCC, excepte el

refrigerador, que és compartit, es van instal·lar en

la part superior dels contenidors metàl·lics de la

planta. Aquesta solució va comportar la

necessitat de construir una estructura metàl·lica

auxiliar per tal de suportar els pes dels equips.

una sèrie de filtres per eliminar l’entrada

d’impureses. Tots aquests processos es duen a

terme a la planta de biogàs natural concentrat

comprimit de coll Cardús (BNCC). La planta de

BNCC està instal·lada a l’interior de dos

contenidors metàl·lics units, que formen un

conjunt independent.

ENERGIA ELÈCTRICA I CALORÍFICA Aquest projecte neix per donar solució a les

necessitats de la planta de BNCC, que tracta el

biogàs procedent de l’abocador com a com-

bustible de la flota de vehicles de l’empresa.

Actualment, a la planta de BNCC es du a terme

un condicionament del gas procedent de l’aboca-

dor, es compressiona i s’emmagatzema per a la

seva posterior utilització. Les dues principals

necessitats són l’energia elèctrica per poder

treballar, aïllada de la xarxa elèctrica, i la

producció de calor per a la caldera que s’utilitza

en el procés de neteja del biogàs.

40


Zona de regeneració de l’absorbent (reboiler, torre de

destil·lació, caldera i bescanviadors), La microturbina i el recu-

perador de calor, entre altres equips, s’han instal·lat al sostre.

2

1

1


LA MICROTURBINA, FORMA I FUNCIONAMENTLa microturbina genera energia a partir del flux

de gas calent procedent de la combustió del gas

en l’aire comprimit entrant. Aigües amunt hi ha

un compressor (radial o axial) mecànicament

acoblat a la turbina, on hi ha la cambra de

combustió. L’energia es produeix quan l’aire

comprimit es barreja amb el combustible i

s’encén a la cambra de combustió. Els gasos

resultants es dirigeixen directament a les aspes

fent girar l’eix de la turbina, i, mecànicament,

fent força al compressor. Finalment, els gasos

passen a través d’una pipeta, que accelera els

gasos de la combustió al tornar a una pressió

atmosfèrica, i produeix més empenta. L’energia

s’extreu a partir d’un eix de força entre l’aire

comprimit, l’empenta i les seves combinacions.

S’empra en avions, trens, vaixells, generadors

elèctrics, etc.

Les turbines de gasos industrials tenen gran

varietat de dimensions, des d’un contenidor

mòbil a una gran planta de sistemes complexos.

Les turbines són particularment eficients, per

sobre del 60 % quan la calor de sortida

d’escapament s’aplica a un intercanviador de

calor per escalfar el vapor d’entrada de la turbina

de vapor, creant un cicle combinat. També es pot

fer la configuració de cogeneració focalitzant la

xemeneia per escalfar aigua o una cambra. A

més, mitjançant una nevera d’absorció s’obté fred

per refrigerar. La configuració de cogeneració pot

superar el 90 % d’eficiència energètica. Les

turbines de gas més grans, usades per a la

generació elèctrica, operen a 3.000 revolucions

per minut per encaixar a la freqüència de la

xarxa i disposar d’una mínima caixa de canvis.

Igual que els motors, la turbina requereix una

estructura de tancament específica.

AVANTATGES DE LA MICROTURBINALes turbines de gas de cicle simple per generar

electricitat requereixen una menor inversió de

capital i poden ser escalades per a grans

produccions o menors. També, en els actuals

processos productius, és possible disposar-ne en

unes setmanes o pocs mesos, en comparació amb

els anys necessaris per a altres tecnologies. Un

altre avantatge és la capacitat que tenen d'aturar-

se i posar-se en marxa en uns minuts, i

subministrar energia durant els pics de demanda;

aquest és un ús freqüent d’aquesta tecnologia.

Una turbina de cicle simple de gran capacitat pot

tenir una potència de 100 a 300 MW i tenir una

eficiència tèrmica del 35 al 40 %; les més

eficients han arribat al 146 %. Les microturbines

s’usen àmpliament per a la generació distribuïda

41

2


42


i aplicacions que requereixen calor i electricitat

simultàniament. El seu rang va d’unitats petites

com el palmell de la mà, que produeixen menys

d’1 kW, a unitats comercials, que produeixen

desenes i centenars de kilowatts. Part de l’exit es

deu a les aplicacions electròniques, que permeten

una operació telemàtica i l’acoblament a la xarxa

elèctrica. La tecnologia commutada d’electrònica

de potència elimina la necessitat que el

generador estigui sincronitzat amb la xarxa

elèctrica. Això permet que el generador estigui

integrat a la turbina i, a més, s’usi com a motor

de posada en marxa.

Els sistemes amb microturbines tenen molts

avantatges respecte als motogeneradors recí-

procs, amb major densitat de potència respecte

quan a la mida comparada, emissions extrema-

dament baixes de gasos de combustió cap a

l’atmosfera, i també una única part mòbil.

Aquests sistemes són dissenyats amb coixinets

concèntrics que perden el contacte quan l’eix gira

a alta velocitat, evitant l’ús del lubricant típic per

a coixinets de rodaments, ja que el coixinet

s’enretira a causa de la pressió de l’aire i no hi ha

rodament. Per d’aquest sistema tampoc cal

pressurització externa, perquè el coixinet es

genera automàticament per hidrodinàmica del

fluid d’aire quan es crea l’alta pressió. La

refrigeració de la microturbina és per aire i no cal

lubricant o qualsevol material perillós.

Les microturbines també tenen l’avantatge de

disposar de la major part de la calor, a força alta

temperatura, a la xemeneia, mentre que la calor

en un motogenerador es perd, en part, entre la

xemeneia i el sistema de refrigeració. De tota

manera, els motogeneradors són més ràpids de

respondre als canvis de potència de sortida a

causa de canvis de la demanda, i són

elèctricament més eficients, encara que

l’eficiència de les microturbines s’està incre-

mentant. Aquestes últimes també perden més

eficiència a nivells de baixa potència respecte als

motogeneradors. Les microturbines accepten la

major part de combustibles comercials, com gas

natural, propà, gasoil, gasolina, etanol al 85 %

amb gasolina i querosè, encara que es pot usar

per a combustibles d’origen renovable, com

biogàs d’abocador i de digestió anaeròbica o de

plantes depuradores d’aigües residuals.

CARACTERÍSTIQUES TÈCNIQUESEls dissenys de microturbines normalment

consisteixen en un compressor i una turbina radial

d’etapa simple i un recuperador. Els recuperadors

són difícils de dissenyar i fabricar, perquè treballen

a alta pressió i temperatura diferencial. La calor de

les xemeneies es pot usar per escalfar aigua,

assecar processos o per a neveres d’absorció, que

creen fred per a l’aire condicionat a partir de

l’energia de la calor en comptes d’energia elèctrica.

L’eficiència típica de la microturbina és entre el 25

i el 35 %. Quan es treballa en un sistema de

cogeneració amb calor i electricitat, les eficiències

s’incrementen per sobre del 80 % habitualment.

Pla picat de la planta de biogàs, on s’aprecien la unitat de tracta-

ment de gas, la microturbina, el recuperador de calor i els equips

auxiliars instal·lats en la part superior de la planta.

1

1


l’autoconsum de la planta de BNCC, o

connectada a la xarxa de la distribuïdora, i

exporta electricitat. El rendiment mínim succeeix

quan la planta de BNCC està aturada, ja que no

admet energia. En aquest règim de

funcionament, la microturbina produeix

electricitat únicament amb un rendiment elèctric

en borns del generador del 29 % respecte al

combustible d’entrada.

Quan la instal·lació funcioni en illa, la planta

de BNCC consumirà prop del 100 % de calor útil

(90 kW) i entre 9 i 35 kW elèctrics produïts per la

microturbina i el rendiment serà del 62 %. En cas

que la microturbina treballi com a generador de

corrent i per tal d’alimentar-la amb tota la calor

útil, que implica treballar a plena càrrega, s’ha

d’evacuar l’energia elèctrica sobrant que la planta

de BNCC no pot consumir.

EXPORTACIÓ D’ENERGIALa potència elèctrica que produirà la microturbina

és de 65 kW. S’estima una disponibilitat anual de

treball de 8.000 hores a plena càrrega. Per tant, es

preveu generar 520 MWh d’energia elèctrica a

l’any, si no hi ha autoconsum.

Els règims de funcionament de la microturbina

permetran variar l’autoconsum de 0 fins a 35 kW,

per tal de donar energia a la planta de BNCC. En

aquest cas, l’autoconsum anual podria arribar a

ser de 280 MWh; per tant, l’energia neta

exportada a la xarxa de l’empresa distribuïdora,

una vegada comptabilitzat l’autoconsum, és de

240 MWh a l’any. TD

43

Daniel Ayala i RomeroEnginyer tècnic industrial. Autor del projectei director de la instal·lació. Empresa ambSolEnginyeria Ecoenergètica, SLP.

Pel que fa als sistemes de control i instru-

mentació, la instal·lació disposa d’un sistema de

control i d’uns equips de mesura per poder

realitzar un seguiment detallat de la producció, els

consums i els rendiments. Els equips de registre

fan un seguiment de les diferents mesures, tant

puntuals com totals, necessari per a la correcta

avaluació del funcionament de la instal·lació.

També disposa d’un comptador bidireccional

digital trifàsic homologat i precintat per la

companyia elèctrica, per enregistrar l’energia

exportada a la xarxa.

MAGNITUDS DE LA INSTAL·LACIÓ Actualment, a la planta de BNCC s’utilitza una

caldera de vapor per realitzar l’aportació de calor

necessària per a la neteja del reactiu. El reactiu

separa el diòxid de carboni del biogàs. El biogàs

restant té una concentració de metà elevada.

La microturbina pot produir una potència

tèrmica de 70 a 90 kW entregat en 0,1 kg/s a

95 ºC, en funció del preescalfament existent, i té

la capacitat d’aportar el 100 % de la calor nece-

ssària per a la planta, i substituir la caldera. No

obstant això, la caldera no s’ha inutilitzat del tot,

ja que es farà servir per a emergències o

incidències, o els períodes en què la microturbina

estigui parada per manteniment.

La potència elèctrica produïda per la micro-

turbina és de 65 kW, a una tensió de 400 V. Una

part de la potència elèctrica es pot aprofitar per a

l’autoconsum i la resta es pot exportar a través de

la xarxa de l’empresa distribuïdora. Una altra

possibilitat és exportar tota l’energia produïda. En

el moment en què la instal·lació estigui funcionant

en illa, desconnectada de la xarxa de l’empresa

distribuïdora de la zona, la planta de BNCC

consumirà entre els 9 i els 35 kW elèctrics

produïts per la microturbina.

Pel que fa al rendiment, la microturbina podrà

treballar en illa, i produir electricitat per a



45

L’opinió1 ) Com valoreu fins ara la implantació de les energies renovables al’Estat espanyol?

2 ) Què penseu de la situació actual de les energies renovables?

3 ) Quina energia renovable preveieu que avançara més en el futur?

1 . L’Estat espanyol és un dels països líder en la implantació

d’energies renovables i en el seu desenvolupament tecnològic,

sobretot pel que fa a energia solar fotovoltaica i eòlica.

Catalunya, al seu torn, ha estat pionera en el desenvolupament

del sector al conjunt de l’Estat, i fins i tot acull alguna de les

empreses capdavanteres de la tecnologia eòlica. Hem de reco-

nèixer però, que no s’ha evolucionat al mateix ritme que l’Estat

a l’hora d’instal·lar energies renovables en el territori. Volem

recuperar aquest endarreriment: en el proper any i mig entra-

ran en servei més de 1.000 MW d’energia eòlica, i el Govern

ultima un decret per agilitzar els tràmits i facilitar l’ordenació

en el territori de les centrals eòliques i fotovoltaiques, per tal

de fomentar-ne el desenvolupament i complir els objectius del

Pla de l’Energia 2006-2015.

2. Les energies renovables són un dels sectors inclosos en els

plans anticrisi de molts països, pel potencial de creixement, de

tracció tecnològica i per l’efecte positiu sobre el medi ambient.

La crisi econòmica ha esdevingut, doncs, una oportunitat per al

sector que, en canvi, és més sensible als canvis legislatius. Els

promotors requereixen seguretat jurídica, si bé també és cert

que la regulació ha d’evolucionar

per permetre un desenvolupament

harmònic de totes les energies.

Quan les renovables siguin tecnolò-

gicament madures han de ser rendi-

bles sense cap prima i han de poder

competir directament amb les tec-

nologies convencionals.

Igualment, hem de vetllar

perquè la nova legislació respecti les competències de cada

administració. Un bon desenvolupament del sector només es

pot aconseguir des del coneixement del territori que tenen les

administracions autonòmiques i locals.

3. Hi ha tecnologies amb un gran camí per recórrer com l’energia

eòlica —queda tot l’àmbit marí per desenvolupar— i la solar ter-

moelèctrica, que a mitja termini pot tenir un paper relativament

important a Catalunya... Però el principal avenç serà en l’estalvi i

l’eficiència energètica: hem d’aprendre a consumir menys energia

i a aprofitar-la millor. En aquest àmbit el potencial és enorme.

Catalunya vol tenir un paper determinant tant en la indústria com

en l’R+D de les energies renovables i de l'estalvi i l'eficiència ener-

gètica. La creació de l'Institut de Recerca de l'Energia de Catalunya

(IREC) i del Clúster d'Eficiència Energètica de Catalunya, en són

una bona mostra.

Encarna BarasPresidenta de l’Institut Català d’Energia (ICAEN)

PER JUDITH JOSA

Tècnics, empresaris i representants d’institucions i dela societat civil opinen sobre les energies netes.

09-TD4-opinio.qxp 19/2/10 09:34 Página 45

46

L’OPINIÓ | SOBRE LES ENERGIES RENOVABLES

1 . La implantació de les renovables ha estat i és espectacular pel

que fa al compliment de la diversificació en les fonts d’energia pre-

vista al Pla Energètic Nacional i molt positiva per a la contribu-

ció a disminuir els gasos d’efecte hivernacle. La potència instal·lada

acumulada —de 16.000 MW en energia eòlica i prop de 3.300

MW en solar fotovoltaica, a desembre del 2008— ha comportat

un reconeixement internacional per la creació i el desenvolupa-

ment d’un potent mercat interior i per la repercussió dels resul-

tats en la consolidació (enginyeria, tècnics i mà d’obra qualifica-

da, fabricants, instal·ladors, empreses financeres, etc.).

2. La regulació interior, al limitar quotes i primes, condiciona el

desenvolupament del sector i ha tornat a la realitat un bon nom-

bre d’actors. El preu del petroli a la baixa —cal estabilitat i un

preu just de barril, entre 70 o 80 dòlars, per fer rendibles els pro-

jectes de renovables—, la caiguda del preu d’emissions de CO2 i

la implicació cada cop més gran del sector de l’energia en els mer-

cats financers també l’afecten, sobretot

pel que fa a l’exportació associada. A

escala local, s’ha de veure quins seran els

nous objectius governamentals i les con-

seqüències de la legislació autonòmica.

Tot plegat en determinarà el ritme òptim

de creixement.

3. Cap tecnologia tindrà l’exclusivitat. A curt termini, el creixe-

ment de la solar termoelèctrica serà important i la fotovoltaica

continuarà desenvolupant-se per complir el CTE i aprofitar els

avantatges de la regulació actual. L’energia solar tèrmica ha de

millorar els equips, les instal·lacions, la conducció i el manteni-

ment per consolidar l’incipient desenvolupament (estem lluny dels

valors d’altres països) i ser acceptable per l’usuari. L’eòlica enca-

ra nous reptes tecnològics, en l’escenari offshore i amb els mapes

marins ja definits. Pel que fa a l’expansió de vehicles híbrids o

100 % elèctrics, serà imprescindible que les estratègies del sec-

tor de l’automòbil i del transport col·laborin en el desenvolupa-

ment de tecnologies d’emmagatzematge d’energia elèctrica eòli-

ca (fabricació d’hidrogen i piles de combustible).

Andreu MartínezPresident de la comissió de Medi Ambient,Energia i Seguretat del CETIB

1 . Per valorar la implantació de les renovables s’ha de diferen-

ciar entre les fonts que serveixen per generar electricitat i les que

proporcionen calor. Pel que fa a les primeres, el desenvolupament

de l’energia eòlica ha estat força espectacular, tot i els canvis en

la regulació. El progrés és més discret en el cas de les segones.

L’adopció d’una ordenança solar pionera a Barcelona (que des de

l’any 2006 és llei estatal) no ha anat seguida d’altres mesures

perquè la solar tèrmica s’incorpori a tots els edificis existents.

2. La situació actual d’emergència ecològica, econòmica i social és

el resultat d’un model que ha basat la creació de riquesa en la des-

trucció de la salut dels sistemes ecològics. La crisi ens hauria de fer

repensar la forma de viure i aprendre a

“viure bé sense fer malbé”. Les renova-

bles tenen un paper essencial, ja que ens

permeten viure aprofitant els inesgotables

fluxos energètics biosfèrics. Si els governs

no són capaços de crear el marc per

transformar la crisi en oportunitat, ho

haurà de fer la ciutadania deixant de ser

“consumidora” passiva d’energia i esdevenint generadora (total o

parcial) de l’energia que necessita en la vida quotidiana.

3. L’energia eòlica està avançant de forma increïble arreu del món.

És una gran oportunitat per als humans, ja que ens permet dis-

posar d’electricitat —amb un alt grau de qualitat econòmica, eco-

lògica i de seguretat— sense emissions de CO2 ni de substàncies

radioactives a l’entorn i sense generació de residus nuclears.

Pep PuigVicepresident d’Eurosolar (Associació Europea per les Energies Renovables)


47

1 . La política de foment d’energies renovables és similar a la d’Ale-

manya. Consisteix a fomentar l’ús d’energia eòlica amb l’objectiu

de 20 GW instal·lats l’any 2010; l’ús de fotovoltaica que serveix a

la indústria per avançar en rendiments, i l’ús de la solar termodi-

nàmica que incentiva les empreses d’enginyeria a ser líders mun-

dials en la tecnologia. La valoració és positiva, llevat de la fotovol-

taica. El decret que la fomentava va ser vist pel sector financer com

una operació excel·lent per substituir els crèdits hipotecaris i ha

estat dins una bombolla que el govern ha hagut de desactivar. És

notable el camí fet per integrar l’energia eòlica a la xarxa, de la

qual s’han descobert els colls d’ampolla que cal resoldre.

2. Les renovables pateixen les dificultats financeres de qualsevol

altra activitat. Però els majors frens vénen de les tramitacions

administratives. A Catalunya és clamorós el camí que s’ha de

seguir per poder implantar un parc eòlic o fotovoltaic. Cal supe-

rar la resistència de la societat, des de la Generalitat als ajunta-

ments i als veïns. S’ha de fer pedagogia

i explicar que l’energia començarà a

esgotar-se a partir del 2020 i que si

volem continuar hi ha dos camins: o

desenvolupar les renovables o la nucle-

ar. No hi ha temps per perdre amb resis-

tències locals i egoistes. Aturar l’econo-

mia actual és tornar a inicis del segle

XX, a l’economia de supervivència.

3. L’estalvi és clau i ha de tenir forçosament més pes en el futur.

Això implica modificacions en els processos industrials, en el

transport i en les formes de vida. Potser el més clamorós és el

del transport. Un cotxe amb motor de combustió perd el 74 %

del rendiment per mala eficiència mentre que l’elèctric perd un

18 % de l’energia entrant. El cotxe elèctric pot resoldre, a més,

el desenvolupament de l’energia eòlica si la càrrega de les bate-

ries es fa a la nit. Tot plegat ens porta a una revolució tecnolò-

gica, amb nous cotxes, nova generació elèctrica, cases amb poca

demanda d’energia..., que requereix, alhora, la formació d’una

quantitat ingent de nous enginyers i físics.


1. La implantació d’energies renovables a l’Estat és exemplar.

Espanya té reconeixement internacional pel grau de desenvolupa-

ment, per l’aprofitament del potencial en energies renovables i pel

sector industrial i tecnològic associat. Hi ha espais geogràfics on

obtenir més energia renovable, però per ara podem donar lliçons a

la majoria de països. Per què tota la població gaudeixi d’uns nivells

mínims de confort cal molta energia. Les renovables s’han d’explo-

tar i l’eòlica és la que de moment es mostra més eficient.

2. El desenvolupament és imparable, però és necessari més veloci-

tat. Per obtenir més MW eòlics, per exemple, cal millorar els proces-

sos de sol·licituds. La complexitat de l’administració pública fa molt

complicada la tramitació adequada d’un

projecte eòlic. Una altra qüestió que fre-

na els projectes eòlics és el que s’anome-

na impacte visual. En una societat del

benestar, on l’energia és essencial, l’im-

pacte visual s’ha de relativitzar.

3. No hi ha dubtes que es pot consu-

mir energia que procedeixi majoritàriament de les renovables.

L’energia eòlica, econòmica i sostenible, és la millor alternati-

va, malgrat l’impacte visual. L’afectació és mínima. Segurament

es veu molt més un aerogenerador que una xemeneia, però

l’impacte ambiental és molt diferent. Analitzant pros i contres,

l’energia eòlica ha de ser fonamental a tot el món com a gene-

ració d’una energia neta, ambientalment sostenible i a l’abast

de països desenvolupats i de països en creixement.

Josep GonzàlezPresident de la PIMEC

Santi ParésDirector comercial de Meteosim Truewind


48


1 . L’objectiu previst pel PER 2005-2010 que el 12 % de l’ener-

gia primària sigui d’origen renovable quedarà lluny de la reali-

tat. L’any 2008 la participació de les renovables es trobava en el

7,6 %, només cinc dècimes més que a l’inici del Pla. L’objectiu

ja s’ha posposat fins al 2014. L’evolució de les diferents renova-

bles ha estat diversa. Cal destacar el creixement sostingut i l’a-

venç sòlid de l’eòlica. La fotovoltaica, amb resultats agredolços,

ha viscut veloçment els moments de glòria. Altres tecnologies,

com la solar tèrmica, han perdut l’oportunitat de donar servei a

gran part del parc edificatori construït aquests anys.

2. Si governs, institucions i ciutadans creiem que el món no es

pot permetre l’actual metabolisme energètic caldrà continuar

impregnant el sistema de potència renovable. I al preu que toqui.

De poc serviran, però, les renovables si no van acompanyades

d’una contenció de la demanda global. La situació econòmica

—involuntàriament— i els canvis legislatius —de forma inten-

cionada— afecten el sector. És fa difícil preveure quin serà l’a-

bast d’aquesta situació i quant durarà:

tres anys enrere ningú va endevinar el

ràpid avenç de la fotovoltaica. A curt

termini, el creixement de les renova-

bles depèn de la legislació i l’economia,

d’aquí la necessitat d’establir un marc

legislatiu estable, que incorpori l’ac-

tuació reactiva davant les fluctuacions

del sistema. A la llarga, el preu dels combustibles fòssils, més

que la política, en determinarà el ritme de creixement.

3. Probablement l’energia eòlica sigui la renovable amb un avenç

més sòlid, sobretot per maduresa tecnològica i competitivitat

econòmica. Tot i això, hi pot haver alguna ruptura tecnològica

que impulsi un canvi substancial: suposem, per exemple, que

s’aconsegueix sintetitzar una pintura amb propietats fotovoltai-

ques de baix cost. Encara que l’eficiència d’aquest hipotètic mate-

rial sigui baixa, les elevades extensions d’infraestructures i de

superfícies de parets i sostres d’edificis es convertirien en gene-

radors d’energia, i sumarien una potència elèctrica descentra-

litzada descomunal.

Moisès Morató GüellCap d’Àrea d’Energia de l’Agència d’Ecologia Urbana de Barcelona

1. S’ha evolucionat de la combinació tecnològica en la producció d’e-

lectricitat cap a sistemes basats en tecnologies menys intensives en

capital o bé en incentius econòmics addicionals als preus de mercat.

Amb el règim especial se substitueixen progressivament les tecnolo-

gies convencionals per d’altres de més eficients energèticament (com

la cogeneració) i més netes (com les tecnologies d’energies renovables).

Tot i que el consumidor ha pagat més cara l’electricitat per finançar

el règim especial, l’Estat és referència mundial en energia eòlica i solar

(fotovoltaica i termosolar), tant per la potència instal·lada com per

les empreses amb activitat exportadora important.

2. La comissió de la Unió Europea ha analitzat els mecanismes de

promoció de les energies renovables a la UE amb els preus i les

potències instal·lat fins a l’any 2006, i ha qualificat el model espan-

yol d’efectiu. A més de complir els objec-

tius previstos, el model és eficient, ja que

les tecnologies no es retribueixen per

sobre de la mitjana d’altres països. Amb

la regulació adoptada per a l’accés a ter-

cers a la xarxa i en declarar aquest accés

preferent per a les renovables, s’ha faci-

litat l’entrada de nous agents.

3. Històricament, van projectar-se petites i grans centrals hidràuli-

ques, totes renovables. En aquesta dècada, es desenvolupen amb

força les instal·lacions eòliques, solar fotovoltaica i solar termoelèc-

trica gràcies a una sèrie de factors com: una prolongada R+D+I

tecnològica (especialment en eòlica i termosolar), un sector indus-

trial important i una regulació econòmica eficient. També hi han

influït, les facilitats de finançament dels projectes que els últims

anys han atorgat els mercats capitals.

Rafael Durbán RomeroDirector de Relacions Institucionals de la CNE


51

L’obra de Ramon Folch i Ivan Capdevila és per

damunt de tot rigorosa i realista en el sentit de no

pensar en la transició a les renovables com la

panacea del sistema energètic per aconseguir un

model equilibrat. Qualsevol voluntat política —sigui

del color que sigui— haurà d’afrontar la tendència a

incrementar el consum energètic per raons

demogràfiques i d’estil de vida i les limitacions de

creixement de les renovables per les pròpies

característiques ambientals del territori català però

també pels obstacles de tipus social. Caldrà fer,

doncs, un pas més enllà de les renovables.

Els autors analitzen els reptes que hi ha en energia

a Catalunya i ens proposen un seguit d’idees força

per revertir el consum, base d’una concepció de

sostenibilitat. Entre d’altres, destaquen la contenció

efectiva de la demanda i la disminució de la

intensitat energètica. Argumenten la necessitat

d’establir una fiscalitat desincentivadora del

sobreconsum i un sistema de certificació

energètica dels edificis nous i rehabilitats, i alhora

reclamen apostar pels vehicles híbrids i els

biocombustibles i l’aprofitament de totes les

energies renovables locals disponibles. El camí

passa per la diversificació del sistema energètic

reduint la dependència de poques fonts i la

implantació d’un nou model de coneixement sobre

l’energia als plans d’estudis. PER ALBERT PUNSOLA

Més enllà de les renovables

Llibres i webs

Llibres

Producció de biogàs per acodigestió anaeròbicaXAVIER FLOTATS I LAIA SARQUELLA

Institut Català d’Energia (ICE)

Barcelona, 2008. 55 pàgines

El primer quadern de la col·lecció de guies

pràctiques per a professionals del sector de

les energies analitza el procés de produc-

ció de biogàs i la producció de metà a par-

tir de matèria orgànica, un procés que pot

semblar gairebé màgic a ulls profans. Amb

l’objectiu de ser una eina útil per als tèc-

nics, el quadern descriu les instal·lacions

necessàries per produir aquesta font d’e-

nergia de residus orgànics així com l’ava-

luació de costos i beneficis.

L’energia en l’horitzódel 2030

RAMON FOLCH I IVANCAPDEVILAInstitut Català d’EnergiaGeneralitat de CatalunyaDepartament de Treball iIndústriaBarcelona, 2005.220 pàgines

Energia, participació i sostenibili-tat. Tecnologia per al desenvolu-pament humàENRIC VELO, JORGE SNEIJ I JAUME DELCLÒS

Ingenieria sin Fronteras.


Els tècnics, la tecnologia i l’enginyeria

poden encapçalar el canvi de model cap a

un món més sostenible i solidari. A partir

de la convicció que les aplicacions del

coneixement poden promoure el desenvo-

lupament humà, aquesta obra col·lectiva

reflexiona sobre la necessitat d’incloure la

visió ecològica en els programes formatius

d’enginyeria i exposa projectes d’energies

renovables que dignifiquen la vida al món.

Energies renovables: la fi d'un cicleDIVERSOS AUTORS

Col·legi d’Enginyers Tècnics Industrials de

Barcelona. (CETIB)


El document, fruit de la celebració de l’Any

de les Energies Renovables del CETIB, ana-

litza les conseqüències de la revolució

energètica i les repercussions futures, a

escala local i global. Des de perspectives

teòriques, tècniques i socioeconòmiques,

diversos professionals aporten la seva visió

sobre les renovables, de manera que el lec-

tor es fa amb un cop d’ull una idea de l’e-

volució, l’estat actual i futur d’aquestes

energies.

PER JUDITH JOSA

CO

BE

RTA

PR

OV

ISIO

NA

L

10-TD4-llibres&web.qxp 19/2/10 09:35 Página 1

Llibres i webs

Institut per a la Diversificació i l’Estalvi del’Energiawww.idae.es/Conèixer d’un cop d’ull els electrodomèstics, els aparells elèc-

trics i els cotxes més eficients dels catàlegs disponibles al mercat

espanyol; visualitzar les potencialitats de fonts energètiques com

la geotèrmica; passejar-se per cases aïllades tèrmicament o per

edificis que autoprodueixen energia elèctrica i tèrmica mitjançant

la microgeneració, i, per als més tafaners, visionar els primers cinc

capítols de la sèrie de ficció Apaga

la luz, són algunes de les possibili-

tats que ofereix la web d’aquesta

entitat pública empresarial, adscrita

al Ministeri d’Indústria, Turisme i

Comerç. Inclou un interessant apar-

tat d’audiovisuals divulgatius, un glossari i diversos enllaços per

resoldre dubtes en subministrament energètic.

Hi ha un munt d’informació a la Xarxa sobre

energia en general i sobre energies renova-

bles en particular. L’entrada als organismes

oficials garanteix dades i anàlisis fiables

sobre les ER, a més d’enllaços amb orga-

nismes no governamentals.

En l’àmbit estatal, destaquen les webs

de la Comissió Nacional d’Energia

(www.cat.cne.es) per a informació dels mer-

cats energètics, el portal d’energies renova-

bles del Centre d’Investigacions Energè-

tiques, Medi-ambientals i Tecnològiques,

CIEMAT (www.energias renovables. cie-

mat.es) i el Centre d’Energies Renova-

bles (www.cener.com), que publiquen res-

senyes dels projectes singulars d’R+ I+D

en renovables. A Catalunya, és visita obli-

gada la pàgina de l’Institut Català d’Ener-

gia, ICAEN (www.icaen.cat), amb estadís-

tiques i dades del consum energètic al

transport i a la indústria, entre d’altres.

Pàgines com les de l’Associació de Pro-

ductors d’Energies Renovables, APPA

(www.appa.es), l’Associació de la Indús-

tria Fotovoltaica, ASIF (www.asif.org), l’As-

sociació Solar de la Indústria Tèrmica,

ASIT (www.asit-solar.com), i l’Associació

Empresarial Eòlica, AEE (ww.aeeolica.es),

constitueixen un pràctic recurs a l’incorpo-

rar localitzadors per comunitats autònomes

d’empreses especialitzades, productes i

instal·ladors. Apartats singulars són els pro-

grames de càlcul que ofereix ASIT i els

enllaços d’AEE, que permeten, per exem-

ple, visualitzar en temps real la producció

eòlica (https://demanda.ree.es/eolica.html).

Per aprofundir en el paper de les ciutats

en la transició energètica es pot visitar la

web de les Ciutats Europees pel Foment

del Desenvolupament Sostenible i Polí-

tiques Energètiques (www.energie-

cites.eu), entre les quals es troba Barcelo-

na. La pàgina facilita la descàrrega de la

col·lecció Quaderns d’energia. Si algú bus-

ca coses curioses, però, no es pot perdre

la pàgina de científics i professionals euro-

peus, ASPO (www.crisisenergetica.com),

que intenten determinar la data en què s’es-

gotarà el petroli i el gas.

De tornada a casa, és convenient passar

per la web del CETIB (www.cetib.cat), que

amb motiu de l’Any de les Energies, publi-

ca un apartat específic dedicat a notícies,

seminaris i conferències sobre les ER.

Agència d’Energia de Barcelonawww.barcelonaenergia.cat/Imprescindible la visita virtual a aquest consorci públic creat per

avançar cap a un nou model energètic local i territorial basat en els

principis i els valors de la sostenibi-

litat. A partir de la web es pot acce-

dir als informes de l’Observatori de

l’Energia de Barcelona, a balanços

energètics i a diverses dades sobre

la producció, el consum d’energia

o l’evolució de les energies renovables a la Ciutat Comtal. Els

simuladors que inclou la web en l’apartat d’utilitats permeten,

entre altres, fer un càlcul aproximat de les dimensions i costos

derivats de la instal·lació d’una central solar tèrmica en un edifici

de Barcelona i calcular la factura elèctrica d’una casa i les possi-

bilitats de variar tant la despesa econòmica com l’impacte

ambiental, modificant-ne l’ús.

Webs

52


54

EDITORIAL | La fuerza de las renovables

El Tecnodebats que tenéis en las manos for-ma parte del plan de actuaciones propues-

tas por el Col·legi d’Enginyers Tècnics Indus-trials de Barcelona (CETIB) en el año dedica-do a las energías renovables (ER). Durante elaño 2009 el Colegio se ha esforzado por forta-lecerse como institución en un sector que des-de su inicio ha levantado grandes expectativas,aunque no siempre se han cumplido. A pesar detodo, las ER son y serán uno de los caballos debatalla que, como técnicos comprometidos conla sostenibilidad, debemos tener muy en cuen-ta. Por este motivo, hemos puesto especial inte-rés en intensificar la presencia de cursos, con-ferencias, artículos y manuales técnicos alrede-dor de este tema, a fin de llenarlo de contenido.Aparte de los recursos del Colegio, hemos con-tado con la participación de nueve empresaspatrocinadoras que han contribuido a conver-tir en realidad el año de las ER. Una realidadque responde a la importancia que tiene un sec-tor energético que actualmente representa el10 % de la producción del sistema eléctricoespañol. Un porcentaje que, aunque alcanzarael 20 % establecido por la Unión Europea parael 2020, está lejos del horizonte al que se pue-de llegar, si se tiene en cuenta el potencial cli-mático, geográfico y tecnológico del Estado.

Sin embargo, para superar este reto no bas-ta con el sol, el viento, los terrenos y los técni-cos, sino que también se precisa una claravoluntad por parte de los poderes políticos yfinancieros, tanto en el ámbito estatal como enel internacional, para poder sacar adelante pro-yectos viables y rentables. Este diciembre se

celebrará en Copenhague la conferencia de lasNaciones Unidas sobre el cambio climático,cuyo objetivo es establecer un nuevo acuerdoglobal que sustituya al protocolo de Kyoto, queexpira en el 2012. Por otro lado, el gobiernode Zapatero anunció a finales de verano queincluirá 20.000 millones de euros en la nuevaley de economía sostenible para proyectos deinnovación, tecnología, energías renovables yahorro energético, que se financiarán a travésdel Instituto de Crédito Oficial (ICO). En cuan-to a Cataluña, la Generalitat cuenta con el Plande la Energía 2006-2015, que plantea unosobjectivos bastante ambiciosos en el ámbito delas ER, puesto que, de cumplirse, multiplicarápor cuatro el consumo de energías renovables.

Tres ejemplos, pues, que han de servir paraimpulsar el sector de las renovables. Aun así,hay algunos aspectos que habría que mejorar,como por ejemplo los cambios legislativos queafectan a la energía fotovoltaica, que descon-ciertan a los inversores, o los problemas deri-vados del impacto paisajístico de los parqueseólicos, sobre todo en Cataluña, donde la

implantación de dichos parques es una de lasmás bajas de la Península. Justo es decir que elgobierno catalán aprobó en septiembre un nue-vo decreto para facilitar su instalación.

En cuanto a la creación de ocupación, el añopasado, la energía eólica proporcionó por sísola cerca de 104.000 puestos de trabajo en laUE, según un estudio de la Asociación Europeade la Energía Eólica. También las demás ER songeneradoras de ocupación y, como es lógico,los profesionales de la ingeniería participamosen los ámbitos de la producción de equipamien-tos de los proyectos de instalaciones y de sumantenimiento, entre otros. Los ingenieros téc-nicos industriales debemos saber aprovecharlos vientos —nunca mejor dicho— que soplana favor de las ER y comprometernos con un sec-tor que, además de crear riqueza y ocupación,también contribuye a la preservación del pla-neta y a disminuir la dependencia energética.No cabe duda de que las generaciones futurassabrán apreciar este esfuerzo para conseguirun mundo más habitable y sostenible.

En este número podréis encontrar un aná-lisis a cargo del equipo del profesor de la UABJoan Rieradevall sobre las enormes posibilida-des de la energía solar en las ciudades; unextenso reportaje sobre la diversidad de las ER,a cargo del periodista especializado en medioambiente, Albert Punsola; una entrevista conJoan Ramon Morante, investigador del Institu-to de Investigación en Energía de Cataluña, yun proyecto de una miniturbina a biogás en elvertedero de Coll Cardús, del colegiado DanielAyala, entre otros temas.

ANÁLISIS | La energía fotovoltaica en el marco de las ciudades sosteniblesLa incorporación de la ecología en eldiseño urbano supone una gran opor-tunidad para combatir el cambio climá-tico. Innovar en la aplicación de lasenergías renovables en la ciudad pue-de ser un factor clave.

El protocolo de Kyoto, firmado por 160 paí-ses, compromete a reducir como mínimo

un 5 % los gases de efecto invernadero (GEI)respecto a los niveles de 1990 (UNFCCC, 2006).De forma adicional a esta preocupación global,las políticas nacionales se complementan cada

vez más con acciones a escala metropolitanapara mitigar el cambio climático (Ramaswamiet al, 2008). Así, en febrero de 2009 más de350 ciudades europeas se comprometieron, alfirmar el Pacto entre Alcaldes y Alcaldesas, a irmás allá del objetivo de energía de la UE, queaspira a reducir en un 20 % las emisiones deCO2 en el año 2020. Con esta iniciativa de laComisión Europea, en colaboración con elComité de las Regiones, los representantes demás de 60 millones de ciudadanos trabajan jun-tos para conseguir el objetivo común de redu-cir las emisiones de gases de efecto invernade-

ro y utilizar la energía de forma más sensata.Las antiguas ciudades están creciendo en todoel mundo, y surgen otras nuevas. A pesar derepresentar tan sólo el 2,7 % de la superficiemundial (UN, 2007), las ciudades del mundoson responsables, directa e indirectamente, del75 % del consumo mundial de energía, y del80 % de las emisiones de los GEI (Ash et al.,2008). Marshall (2008) señala que aunque granparte de los esfuerzos para mitigar el cambio cli-mático se hayan centrado en los combustiblesalternativos, el consumo de energía en los vehí-culos y la generación de electricidad, la mejo-

Energías tecnología y

TD4-castellà.qxp 19/2/10 14:32 Página 54

55

ra del diseño urbano representa una oportuni-dad importante, todavía infravalorada. El mediourbano es responsable de enomes cantidadesde contaminación y generación de residuos(Hendrickson y Horvath, 2000) en numerososemplazamientos del mundo entero.

Las ciudades son una piedra angular en laaplicación de estrategias para la reducción delas emisiones de gases de efecto invernadero,estableciendo una unión intrínseca entre losconceptos de ciudad y sostenibilidad. De hecho,es en las ciudades donde el concepto de soste-nibilidad se juega, a largo plazo, el éxito o el fra-caso (Harper y Graedel, 2004) y, al mismo tiem-po, donde hay más espacio para el cambio.

Gran parte de la investigación sobre el dise-ño urbano se ha centrado en la necesidad deun producto más sostenible a escala metropo-litana, pero, como sugieren Engel-Yan et al.(2005), parte de esta atención se ha desplaza-do hacia el diseño de los barrios sostenibles.La incorporación de los principios de sosteni-bilidad en el diseño de barrios es importante;muchos de los problemas que encontramos enla macroescala de la ciudad son, de hecho,consecuencias acumulativas de la mala plani-ficación en los barrios.

Hay muchas herramientas ya desarrolladaspara guiar el proceso de diseño ecológico delproducto y del proceso. Sin embargo, cuandose trabaja con sistemas tan complejos como lasciudades, es oportuno utilizar aquellas herra-mientas que realizan una cuantificación obje-tiva de la sostenibilidad y que ayudan a guiarlos procesos de planificación urbana, como esel Análisis del Ciclo de Vida (ACV). Asimismo,hay varios vectores que requieren atención: losmateriales, el agua, los residuos, la movilidady la energía.

ENERGÍAS RENOVABLESCataluña presenta una dependencia de los com-bustibles de origen fósil (básicamente petróleoy gas natural) de hasta un 75%, que comportaimportantes emisiones de CO2, y una absolutadependencia de fuentes energéticas que pro-vienen del exterior (96% de la energía prima-ria), según datos del Consejo Asesor para elDesarrollo Sostenible (CADS, 2009); además,la dependencia de energía de origen nuclearsobrepasa el 24%.

El caso de Cataluña, donde el consumo deenergía primaria aumentó un 60% —hasta27.000 ktepen— entre los años 1990 y 2005,según la Asociación Española de AccionistasMinoritarios de Empresas Cotizadas, muestra

la vinculación entre crecimiento económico yconsumo de energía. Ante una futura disminu-ción de las fuentes energéticas actuales hay quepotenciar el uso de las renovables, que en Cata-luña representan aproximadamente un 3% delconjunto del uso de energía primaria. Sobreeste porcentaje, las principales fuentes renova-bles son de origen hidroeléctrico, incineraciónde residuos y biomasa (biogás, biomasa leño-sa y biocombustibles); la energía eólica repre-senta menos del 2%, mientras que la energíafotovoltaica no llega al 1%. Sin embargo, laproducción de energía eléctrica mediante elefecto fotovoltaico presenta indudables venta-jas energéticas, industriales, medioambienta-les, sociales, etc. Su implantación contribuyeal desarrollo tecnológico y a la consecución delos objetivos de la UE para el año 2020.

Actualmente, se dan unas condiciones favo-rables —un marco legislativo adecuado, unastarifas que favorecen la amortización, las posi-bilidades de financiación de las instalaciones,las ayudas de la administración y los incentivosfiscales— para potenciar el crecimiento del usode la energía fotovoltaica conectada a la red.Como fuente renovable, su fórmula energéticaes más sostenible que cualquiera de las fuentesenergéticas convencionales, puesto que se dis-pone de recursos inagotables. Se trata de unafuente energética obtenible en todas partes,incluido el ámbito local, con lo que se minimi-za la creación de infraestructuras para la distri-bución energética desde los puntos de produc-ción a los de consumo.

El principal impacto ambiental de un módu-lo fotovoltaico se produce en la obtención de lasmaterias primas. Aunque el componente princi-pal de las células sea el silicio, el consumo ener-gético necesario para transformar la materia pri-ma (arena) en silicio de grado solar es destaca-ble. En la fase de uso del panel, las cargasambientales de mantenimiento son mínimas ysu gestión final se resuelve mediante los cana-les de reciclaje. En el caso de instalaciones autó-nomas —no conectadas a la red— también esrelevante el impacto ambiental asociado a labatería. El efecto visual sobre el paisaje de unainstalación fotovoltaica es susceptible de serminimizado mediante una correcta integraciónsobre los edificios (o disimulada en el paisaje).Sobre el medio físico y biótico no se producenafectaciones destacables; tampoco ni sobre lacalidad del aire, del suelo, la flora y la fauna.El componente principal de una instalaciónfotovoltaica es el generador, resultado de laconexión de un determinado número de módu-

los fotovoltaicos. Estos, a su vez, están com-puestos por un conjunto de células fotovoltai-cas conectadas entre sí y protegidas de los agen-tes exteriores. La materia prima de estas célu-las es el silicio, tanto para la tecnología depaneles monocristalinos como para los policris-talinos. Las eficiencias comerciales llegan a valo-res de cerca del 20% en el caso de los panelesmonocristalinos, y un poco más bajos en el casode los policristalinos.

Las instalaciones fotovoltaicas conectadasa red están formadas por un generador foto-voltaico y un sistema de condicionamiento depotencia, el inversor, encargado de transfor-mar la energía de corriente continua a corrien-te alterna, con las características de la red dedistribución. En los últimos años, las aplicacio-nes conectadas a red se han consolidado comola principal aplicación de la energía fotovoltai-ca, gracias a las medidas de carácter económi-co y legislativo adoptadas para su desarrollo.Por ejemplo, en países como Alemania, Japóno España, las compañías de distribución eléc-trica están obligadas por ley a comprar la ener-gía inyectada a su red por las centrales fotovol-taicas. Por otro lado, el precio de venta de laenergía también está fijado por ley, de maneraque se incentiva la producción de electricidadsolar. Estas instalaciones son amortizables enperíodos de tiempo que oscilan entre 8 y 12años (teniendo una vida útil de unos 40 años).

FOTOVOLTAICA EN ENTORNOS URBANOSEl sector doméstico es responsable de más deun 13% del consumo total de energía en Cata-luña. En este marco, el aprovechamiento de lacubierta de los edificios urbanos residencialespara la producción de electricidad comportaventajas de tipo energético, económico, ambien-tal e incluso social.

La instalación de un generador fotovoltai-co de 100 kWpic, unos 100 m2 de cubierta deledificio, puede llegar a producir al año 130.000kWh (considerando una inclinación y orienta-ción de paneles dentro de unos márgenes acep-tables, y para una radiación equivalente a laciudad de Barcelona), el equivalente al consu-mo medio eléctrico anual de 30 hogares. Tam-bién ahorra unas 60 toneladas anuales de emi-siones de CO2, equivalentes a las producidaspor un vehículo de bajas emisiones (120 g/km)que circunvalara la Tierra más de 12 veces(500.000 km).

Mediante la aplicación de la tecnología foto-voltaica a los edificios, se aprovechan los recur-sos autóctonos y los espacios no productivos, a

ología y compromisoEnergías I Análisis


56

Energías I Análisis

la vez que se disminuye la dependencia ener-gética, se evita el consumo de combustiblesfósiles y, en consecuencia, las emisiones con-taminantes asociadas.

FOTOVOLTAICA E ILUMINACIÓN URBANALa tecnología fotovoltaica también es suscepti-ble de aplicarse con éxito a otros equipos deconsumo energético de las ciudades, como elalumbrado urbano, que comporta un impactoeconómico de entre el 40 y el 60% del consu-mo eléctrico del servicio de las ciudades (IDAE,2007). Para minimizar el impacto ambiental delalumbrado urbano, hay que implementar estra-tegias para la optimización del consumo y, des-pués, aplicar fuentes de energía de origen reno-vable. La mejora de la eficiencia energética pasapor la sustitución de las lámparas convenciona-les por lámparas más eficientes, como por ejem-plo los LED. Los LED presentan una eficiencia

de 100 lm/W, así como un índice de reproduc-ción cromática (IRC) del 95 y unas 5.000 h devida útil. Esta sustitución, además de mantenerel flujo luminoso, comportaría ahorros en poten-cia instalada de entre un 50 y un 20% respectoa las lámparas convencionales, así como unamejora del IRC del 45%.

La integración de paneles fotovoltaicos paraabastecer la iluminación de las farolas está supe-ditada a la radiación solar que estas reciben(condicionada por las sombras proyectadas poredificios, árboles, etc.) y la potencia instalada.Suponiendo un escenario de farolas fotovoltai-cas conectadas a red, que montan lámparas LEDde 36W (equivalentes a lámparas de VM de80W) con un régimen de funcionamiento en laépoca crítica del año de 14 horas diarias y unaradiación solar equivalente a la ciudad de Bar-celona, el panel fotovoltaico para cubrir las nece-sidades lumínicas en este escenario es de

150Wpic, con una generación de 200kWh añoy un ahorro de 90 kg de CO2 por unidad.

La innovación en la aplicación de energíasrenovables en espacios tanto privados comopúblicos significa pues un avance hacia la reduc-ción del impacto ambiental de los sistemasurbanos. Estas estrategias, sin embargo, debenir siempre acompañadas de una importantereducción de la demanda, y combinarse contrabajos en otros vectores relevantes desde elpunto de vista energético, como la movilidad.

JOAN RIERADEVALLProfesor de la Universidad Autónoma de

Barcelona e investigador del Institutode Ciencia y Tecnología Ambiental

Con la colaboración de RAÚL GARCÍA, JORDIOLIVER-SOLÀ y XAVIER GABARRELL

LAS OPCIONES INAGOTABLES | Una panorámica de las energías renovables

El consumo mundial de energía se funda-menta, en más de un 80%, en la materia

que se extrae de los yacimientos de carbón,petróleo, gas y uranio, que tienen fecha de cadu-cidad. Por oposición a las fuentes de energíaque se agotan, las fuentes renovables están vin-culadas con los procesos que definen el propiofuncionamiento del planeta, como son la radia-ción solar, el viento, el ciclo del agua, el creci-miento de los vegetales, las mareas o el calorde la tierra. A pesar de un abanico tan amplio,en realidad las fuentes renovables se reducen ados esenciales, que posibilitan las demás: el Soly la Tierra.

El término renovable aplicado a la energía esmás preciso que el término alternativa, ya quehace referencia al aspecto comentado en elpárrafo anterior. Es evidente que las ER son unaalternativa a las fuentes de origen fósil, en elsentido de que algún día habrá que optar porellas y abandonar las fuentes convencionaleshoy en día. Pero el término es equívoco desdeel punto de vista de que lleva a pensar que lasenergías fotovoltaica o eólica son simples opcio-nes complementarias, cuando en realidad hanalcanzado un grado importante de madurez tec-nológica y de implantación social.

La apuesta por las renovables no se explicasólo por el previsible agotamiento del petróleoo el gas. En la actualidad, la contribución de

los combustibles fósiles al calentamiento de laTierra, que ha sido certificada por la comuni-dad científica internacional, y los fenómenosde la contaminación a escalas local y regionalson motivos de peso para realizar la transiciónenergética. La hegemonía de las ER comporta-ría, además, un alivio notable de los conflictosentre los estados puesto que, en general, nodependen de unos yacimientos que son obje-to de pugnas geoestratégicas, como sucede conel gas o el petróleo.

NUESTRO CONTEXTOEn agosto se cumplieron cuatro años de la apro-bación del Plan de Energías Renovables (PER)2005-2010, que responde a las prioridades delgobierno español en este campo: garantizar laseguridad y calidad del suministro eléctrico ala vez que se cumple con compromisos interna-cionales como el Protocolo de Kyoto y otros,adquiridos en el marco de la Unión Europea.El PER prevé que el 12,1% del consumo deenergía primaria provenga de fuentes renova-bles. Los últimos datos del año 2008 indicanque este porcentaje se sitúa en un 7,6%, unincremento de seis décimas respecto al balan-ce anterior, pese a la no consecución de los obje-tivos. Sí se apuntan ciertas tendencias intere-santes, como el aumento de la generación eléc-trica a partir de la energía eólica y la solar —que

crecen un 13 y un 400%, respectivamente—.Estos incrementos han permitido compensar lacaída de la energía hidroeléctrica y elevan elporcentaje de producción eléctrica neta de ori-gen renovable hasta un 20,5%. La biomasa, laenergía geotérmica y las energías marinas, aun-que generen ya cierta actividad, siguen en unámbito marginal cuantitativamente hablando.En Cataluña, según datos del Instituto Catalánde Energía (ICAEN) correspondientes al año2007, la participación de las energías renova-bles en el consumo de energía primaria se sitúaen tan sólo un 2,8%.España se sitúa por debajo de la media en cuan-to a la progresión de la implantación de las ener-gías renovables en la Unión Europea, según laComisión Europea. La política del gobierno cen-tral ha recibido críticas de la Asociación de Pro-ductores de Energías Renovables (APPA) en elsentido de que las regulaciones realizadas porel ejecutivo parecen más orientadas a frenar quea estimular el sector (especialmente en el casode la fotovoltaica). Esta asociación ha califica-do la dependencia española de los combusti-bles fósiles de “escandalosa”.

ENERGÍA HIDRÁULICA La energía hidráulica aprovecha el movimientode una masa de agua para generar electricidad.La potencia de cada central depende del cau-


dal que pueda penetrar en la turbina y de ladiferencia de cotas del agua en la entrada y lasalida de la instalación. El tipo de turbina se eli-ge en función de estos dos parámetros. Las cen-trales mini hidráulicas son las que tienen unapotencia inferior a 10 MW.

Se trata de infraestructuras que ocasionanafectaciones ambientales de poco alcance; ade-más, existen medios para minimizarlos, tanto enel diseño como en la gestión. Hay que tener encuenta que aparte de las leyes y reglamentos decariz más general que regulan el sector, hay legis-laciones específicas para cada cuenca hidrográ-fica. Según la APPA, en los últimos años el sec-tor se encuentra prácticamente estancado, acausa de la falta de nuevas concesiones y la tar-danza en la obtención de permisos para las cen-trales ya concedidas. Esta energía no alcanza-rá siquiera el 60% del objetivo marcado por elPER para 2010.

En Cataluña, últimamente se ha apostadopor reactivar centrales paradas, incluyendo enalgunos casos la conexión a la red eléctrica, yse han construido algunas nuevas, a la vez quese abandonaban progresivamente centrales depequeña potencia para núcleos rurales o usosindustriales. El Plan de Energía de Cataluña2006-2015 tiene una incidencia relativamenteescasa en la gran hidráulica y apuesta por lamini hidráulica, con la entrada en servicio de51 aprovechamientos nuevos o rehabilitados.La potencia adicional en el horizonte del 2015prevista para la primera es de 30 MW, mien-tras que para la segunda es de 73 MW.

ENERGÍA SOLAR Los principios teóricos de la energía solar foto-voltaica se descubieron en el siglo XIX, peroesta tecnología, tal como la conocemos hoy, seremonta a los años cincuenta. La base es latransformación de la radiación solar en electri-cidad a través de la captación efectuada en unospaneles que contienen células de silicio. Latransformación no es del 100% de la energíarecibida sino de un porcentaje mucho más bajo—cerca del 15%—, aunque se puede esperarun aumento del rendimiento de las placas amedida que avance la investigación. Tiene laventaja de adaptarse a todo tipo de espacios,desde los terrados de casas y edificios, hastalas enormes extensiones de los huertos solares.

En los últimos años, España ha desarrolla-do una sólida industria y numerosas infraes-tructuras fotovoltaicas, con un gran aumento dela potencia instalada. Sin embargo, la legisla-ción restrictiva adoptada por el gobierno en el

año 2008 ha estado orientada a una disminu-ción de las retribuciones por kWh y a estable-cer límites anuales de producción. El objetivoha sido enfriar el crecimiento de los últimosaños, tildado por algunos de excesivo, pero que,en cualquier caso, ha superado con creces lapotencia instalada prevista para el año 2010.

Algunos expertos señalan la importancia dedistribuir las instalaciones por todo el territo-rio, y no sólo en grandes parques alejados delos centros de consumo, puesto que se produ-cen pérdidas en el transporte de la energía.

Precisamente en Cataluña, donde no se hadesarrollado el fenómeno de los huertos sola-res, el Plan de Energía 2006-2015 plantea uncrecimiento sostenido de la potencia fotovol-taica hasta llegar al final del período a los 100MW en cuanto a las instalaciones conectadascon la red, y se prevé que este crecimiento seproduzca en escuelas, centros turísticos, zonasdeportivas, grandes superficies comerciales,gasolineras y zonas industriales.

Un tipo de tecnología con mucho futuro esla que se aplica a las centrales de energía solartermoeléctrica, en la que la radiación sirve paracalentar un fluido, y cuyo calor se convertiráen energía mecánica para generar electricidad.La ventaja es que la generación se desvinculaen parte de la insolación del momento, hechode gran importancia para la estabilidad delsuministro. Esta tecnología exige inversioneselevadas. Trabajan en ella una quincena deempresas, y Andalucía dispone de una plantaexperimental y un centro de investigación enAlmería, que son referentes mundiales.

La otra gran aplicación de la energía solares la térmica, que puede aprovecharse para dis-tintos usos como cocinar, calentar agua o ali-mentar máquinas de refrigeración. El sectordoméstico y el terciario son los principalesreceptores de la energía solar térmica en vir-tud de las obligaciones establecidas por el Códi-go Técnico de la Edificación vigente desde el2006, pero también como consecuencia de lasordenanzas municipales existentes tanto enCataluña como en el resto de España (en el año1999, Barcelona y Sant Boi del Llobregat fue-ron pioneras). Actualmente, hay más de millóny medio de metros cuadrados instalados en todoel Estado, y 1.300 empresas especializadas.

ENERGÍA EÓLICA La utilización de la energía eólica es ancestral,tanto en la navegación como en los molinospara moler o bombear agua. La generación deelectricidad mediante turbinas de viento se

remonta a principios del siglo , aunque losaerogeneradores modernos no llegaron hastalos años ochenta.

Esta fuente renovable ha conocido un creci-miento espectacular en España, hasta el pun-to de que suministraba el 11% de la electrici-dad consumida en el año 2008, situando alEstado español en el tercer puesto mundial,después de Estados Unidos y Alemania. Lapotencia instalada supera los 16.000 MW. ElPER señala como objetivo para 2010 un totalde 20.155 MW. Actualmente, hay unas 700empresas especializadas que emplean a cerca de40.000 personas. La energía eólica ha incre-mentado su competitividad en términos eco-nómicos, aunque en algunos territorios no hasido bien recibida por motivos ambientales yde encaje en el territorio (impacto en la avifau-na y el paisaje, contaminación acústica). Estees el caso de Cataluña, donde paradójicamen-te se ha desarrollado una destacada industria,pero donde esta energía renovable no ha teni-do el mismo grado de implantación que en elresto del Estado. El gobierno catalán quierereactivar el sector y el Plan de Energía de Cata-luña 2006-2015 estima alcanzar una potencia

57

Energías I Las opciones inagotables

UNIÓN EUROPEA: TRIPLE OBJETIVO PARA EL 2020En abril del 2009, la Unión Europea aprobó una

serie de objetivos vinculantes para todos los

estados miembros en materia de energías reno-

vables para el año 2020. La política europea

obedece, por un lado, a razones ambientales:

hay que luchar contra el cambio climático y, en

consecuencia, reducir la presencia de los com-

bustibles fósiles.

Existe también, sin embargo, un componen-

te estratégico: el consumo energético europeo

depende en gran medida del exterior y de países

con un grado determinado de inestabilidad que

puede condicionar el suministro como ya ha

sucedido en el caso del gas de Rusia. En este

contexto, las energías renovables permiten a

cada estado miembro obtener su propia energía

aprovechando las fuentes y adoptando las tec-

nologías más adecuadas a su orografía y a su

ubicación geográfica, algo que beneficiaría al

conjunto de la UE. El objetivo global es llegar a

lo que se conoce como triple 20: un 20 % de

reducción de las emisiones de efecto invernade-

ro en relación con el año base 1990; un 20 % de

incremento de las energías renovables en el mix

energético y un 20 % de reducción en el consu-

mo de energía.


58


de 3.000 MW, compatibilizando la instalaciónde nuevos parques con la exclusión de ciertaszonas por su valor ambiental o patrimonial.

Una tendencia de futuro es la creación degrandes parques eólicos en el mar, gracias a lapotencia superior del viento y al hecho de quese evitan los problemas paisajísticos. Es unaopción muy desarrollada en Dinamarca, paíspionero en este campo, que espera obtener delviento un 75% de la electricidad que consumeen el año 2025. El subsector de la energía minieólica, tiene también posibilidades de desarro-llo, ya que puede implantarse en lugares aleja-dos de la red eléctrica para el consumo local,sin pérdidas por transporte y distribución, y sepuede combinar con la energía fotovoltaica. .Los centros más avanzados de I+D están inves-tigando cómo sacar el máximo rendimiento deunas infraestructuras —con potencias de losaerogeneradores inferiores a 100 kW— pensa-das para la descentralización de la produccióneléctrica, que permitirán, en el futuro, ver aero-generadores en las azoteas de casas.

BIOMASAEn un sentido restrictivo, la biomasa se definecomo toda materia orgánica susceptible de serempleada como fuente de energía. Histórica-mente, se ha destinado a esta finalidad un con-junto de materia reducido; pero en el contextoactual es amplio y hetereogéneo: residuos deorigen forestal, agrícola y ganaderos, ademásde residuos de la industria agroalimentaria, deaserraderos y fábricas de muebles, lodos de esta-ciones depuradoras de agua y fracción orgáni-ca de los residuos sólidos urbanos (RSU). Elaprovechamiento energético de la biomasa tie-ne lugar a través de: procesos termoquímicos(combustión directa, gasificación y pirólisis)orientados a la obtención de electricidad; pro-cesos fisicoquímicos, de los cuales se obtienenbiocombustibles sólidos (carbón vegetal) o líqui-dos (biodiéseles); y procesos bioquímicos. Den-tro de estos últimos el más extendido es la meta-nización, que produce el biogás.

Según datos de la Comisión Nacional de laEnergía (CNE), a finales de 2008 había 420 MWde potencia instalada en plantas de biomasa sóli-da (que tratan residuos agrícolas y forestales).El objetivo del PER para este tipo de plantas esde 1.370 MW en 2010. En cambio, las plantasde producción de biogás, que son las que utili-zan RSU, residuos sólidos industriales, lodos ypurines, están cerca del 80% del cumplimientode los objetivos del PER.

El Plan de Energía de Cataluña 2006-2015

prevé incrementar la participación de la bio-masa en el balance de energía del país hastamultiplicar por tres la participación en el con-sumo de energía primaria respecto al año 2003.En cuanto a la biomasa agrícola y forestal, lamayor parte de las instalaciones serán para elaprovechamiento térmico. En el caso del biogás,la utilización se orienta hacia la produccióneléctrica hasta llegar a una potencia de 121,2MW en este ámbito. Se pretende que este des-arrollo se lleve a cabo tanto en plantas centra-lizadas como en instalaciones más pequeñas.

ENERGÍA GEOTÉRMICALa energía geotérmica está almacenada en for-ma de calor bajo la superficie de la Tierra y, adiferencia de la solar o la eólica, se genera con-tinuamente. Sirve tanto para producir calor deforma directa como electricidad. La energíageotérmica se divide entre alta entalpía y bajaentalpía. La primera es la que aprovecha yaci-mientos geotérmicos que se encuentran endeterminadas condiciones de presión y a unatemperatura superior a 150ºC. La energía saleen forma de vapor o agua caliente, que servi-rán para generar electricidad. La mayor omenor dificultad en la obtención de esta ener-

gía radica en las características del terreno. Labaja entalpía se basa en la capacidad que tie-ne el subsuelo para acumular calor y para man-tener una temperatura constante a lo largo delaño, a una profundidad de entre 10 y 20 metros.Esta última tipología se utiliza para la produc-ción de agua caliente sanitaria y para la clima-tización, y hasta ahora no ha tenido un de-sarrollo importante en España ni en Cataluña,aparte de casos particulares. Aunque existenvarias empresas especializadas, el sector es másreducido que el fotovoltaico o el eólico.

El Instituto Geológico y Minero de España(IGME) ha estudiado el territorio y ha identi-ficado varias zonas con potencial. Según elICAEN, este potencial es insignificante en Cata-luña, incluso con las tecnologías que estarándisponibles dentro del período de la aplicacióndel Plan 2006-2015. Esto en cuanto a la bajaentalpía. En lo que se refiere a la alta, el ICAENindica que las posibilidades de implantación ennuestro país son inexistentes.

ENERGÍA DEL MARSe pueden distinguir cuatro tipos de aprove-chamiento energético del mar, orientados todosellos a la producción de electricidad. La ener-gía mareomotriz se basa en la capacidad de lasmareas para desplazar grandes masas de aguaque, una vez almacenadas en diques, se liberanpara mover turbinas generadoras de electrici-dad. Esta tecnología se conoce desde hace tiem-po: a mediados de los años sesenta se inaugu-ró en Saint Malo (Francia) una central que fun-cionaba con este principio.

Otro sistema es la energía maremotérmica,que se basa en la diferencia de temperaturaentre las aguas superficiales y las del fondo delmar. También se pueden activar turbinas apro-vechando la energía cinética de las corrientesmarinas; es el tercer sistema. Y, finalmente, estála energía mecánica de las olas, una tecnolo-gía que ha registrado grandes adelantos , comomuestra el proyecto Pelamis en Portugal.

A finales de los años setenta, el Ministeriode Industria y Energía calculó el potencial delas costas españolas en más de 37.000 MW. Elaño 2002, el informe de la Comisión WaveEnergy Utilization in Europe obtuvo unos valo-res parecidos. A pesar de las ventajas indiscuti-bles, como la constancia del oleaje y las corrien-tes, estos sistemas plantean dificultades técni-cas, como la corrosión de las infraestructuras,y económicas, como el volumen de inversionesnecesario para transportar la energía eléctricaa la costa, menores en el caso de la mareomo-

LAS ENERGÍAS RENOVABLES EN EL MUNDO EN ELHORIZONTE DEL 2050El pasado mes de marzo tuvo lugar en Copen-

hague un congreso científico internacional con el

nombre de Climate Change: Gobal Risks, Cha-

llenges and Decisions. Una de las secciones

más importantes del congreso estuvo dedicada

a las energías renovables. El debate concluyó

que, con el apoyo político y financiero adecua-

dos, estas energías podrían suministrar el 40 %

de la electricidad a escala mundial, pero si este

apoyo no existe, apenas se llegará a un 15 %.

Se trata de una de las proyecciones más opti-

mistas realizadas sobre la contribución de las

energías renovables al sistema energético del

futuro, que se basa en las aportaciones de cen-

tenares de científicos y expertos en las distintas

fuentes de energía.

Por su parte, el director ejecutivo de la Agen-

cia Internacional de la Energía, Nobuo Tanaka,

señalaba por aquellas fechas que la crisis eco-

nómica internacional frenaría las inversiones en

energías renovables, declaraciones que contras-

tan con la estrategia del presidente Obama de

hacer precisamente de este sector uno de los

motores para salir de la crisis lo antes posible.


59


Alrededor de las energías renovables hay unaserie de actores que las hacen avanzar, pero

los investigadores son quizá los más desconoci-dos. Dedicar horas y esfuerzos para mejorar losrendimientos de los elementos y descubrir nue-vos materiales para plantear nuevos sistemas yprocedimientos, son tareas apasionantes que sedesarrollan desde el anonimato de un laborato-rio. El doctor en Física Joan Ramón Morante aca-ba de iniciar una etapa en el seno del Institutode Investigación en Energía de Cataluña, un orga-nismo creado para contribuir a un futuro ener-géticamente más sostenible. El almacenamiento,la transformación y la eficiencia de las energíasrenovables son objeto de sus investigaciones.

Hace ya bastantes años que aparecie-ron las energías renovables. ¿Cree quehan cumplido con sus expectativas?No, por dos motivos. Uno de ellos es económi-co, puesto que la industria mundial más impor-tante es la de la energía y esta tiene sus inversio-nes —que quiere recuperar— en el mundo fósil:carbón, petróleo, gas. Los esfuerzos se orientanpara mejorar los sistemas de extracción y explo-tación. Si se ha construido un gaseoducto entreÁfrica y Europa, y en el norte de África quedanreservas de gas para 40 años, quiere decir quelos inversores tienen 40 años para amortizarlo.Desde el punto de vista empresarial, hay queseguir gastando esta energía de origen fósil.

Por otro lado, la introducción de energíasrenovables está limitada por los costes, más altossi no hay subvenciones, y por los problemas dealmacenamiento de la energía, que dificulta suaplicación a gran escala.

¿Cómo está la situación de la investi-gación y la innovación en el sector delas energías renovables?Muchos aspectos de las energías renovables sedescubrieron hace años; ahora celebramos el50º aniversario de la energía fotovoltaica. Esono supone que el estado actual de la industriasea competitivo en cuanto a los costes. Si aho-ra tuviésemos que funcionar —suponiendo quefuera posible— sólo con fotovoltaica, el costese incrementaría en un factor de 4 o 5. Social-mente es insostenible e inacceptable, mientrashaya empresas comercializando petróleo, gas,carbón e incluso otras energías renovables, comola eólica, la geotérmica y las marinas, más bara-tas que la fotovoltaica. En cambio, la fotovol-taica es muy prometedora. El reto es innovaren este sector para poder ofrecer energía abun-

dante, a partir de las renovables, y más barata.Además, las infraestructuras no deben ser

costosas. Muchas veces se habla introducir elhidrógeno en el sector del transporte, pero elcoste que representaría un suministrador dehidrógeno en las gasolineras sería inasumiblesocialmente. Por lo tanto, existe la necesidad deincrementar las energías renovables, pero nece-sitamos que las infraestructuras necesarias parasu implantación tengan un coste asumible.

¿Cuál es el papel del Instituto de Inves-tigación en Energía de Cataluña (IREC,Institut de Recerca en Energia de Cata-lunya)?El IREC pertenece a la red Cerca de la Genera-litat de Catalana, la institución de investiga-ción por excelencia en Cataluña, que englobauna treintena de institutos de temáticas distin-tas. Éste —que se dedica a la energía— se creóa finales de julio del 2008, pero no inició prác-ticamente su andadura hasta este año. Aunquesomos muy jóvenes, ya estamos involucrados envarios proyectos importantes.

¿Se relaciona el IREC con otros insti-tutos extranjeros?En cada una de nuestras actividades estamos encontacto con los demás centros de referencia,tanto de Estados Unidos como de Japón o Euro-pa. En Estados Unidos hay bastantes laboratoriosadecuados como posibles colaboradores, pero elmás relevante es el NREL (National RenewableEnergy Laboratory) de Golden, Colorado. EnJapón también hay varios centros con los queestamos iniciando contactos y colaboraciones, y

JOAN RAMON MORANTE, JEFE DEL ÁREA DE MATERIALES AVANZADOS DEL IREC | “El excedente deenergía eólica procedente de las energías renovables puede producir hidrógeno”

triz. En el Mediterráneo carece de sentido apli-car este último sistema por motivos obvios.

TENDENCIAS Y OPORTUNIDADESLas energías renovables no son neutras desdeel punto de vista ambiental. Aunque no pro-duzcan contaminación directamente, algunaslo hacen de forma indirecta a través de los pro-cesos industriales y de construcción asociadosa infraestructuras como los paneles solares. Laenergía eólica consume un recurso muy esca-so en algunos países: el suelo. La biomasa, malgestionada, puede conducir a la deforestación,

mientras que la hidroeléctrica perturba los eco-sistemas acuáticos, según su localización. Tam-bién es cierto que no todas estas fuentes pro-porcionan energía de forma constante. Pero lamayor parte de estos problemas tienen solu-ciones totales o parciales en función de la evo-lución tecnológica y son problemas de menordimensión que los planteados por los combus-tibles fósiles.

En cuanto al problema de los costes, lasdinámicas de implantación progresiva compor-tan llegar a ciertos grados de competitividaden el mercado, homologables a cualquier fuen-

te de energía convencional. Hay que contrapo-ner este hecho a las distorsiones causadas porlas oscilaciones del precio del petróleo. Por otrolado, las grandes infraestructuras de las ener-gías renovables tienen también su ciclo de vida.Esto garantiza la necesidad de nuevas inver-siones de cara al futuro o, dicho con otras pala-bras, la presencia de oportunidades económi-cas a medio y largo plazo.

ALBERT PUNSOLALicendiado en Ciencias Políticas y periodista

especializado en temas ambientales


60

Energías I Joan Ramon Morante

en Europa la lista también es larga, casí en cadapaís europeo hay un centro de excelencia entemas relacionados con la energía.

¿Está prevista la creación de un centrode investigación europeo?La Unión Europea aprobó una iniciativa del pre-sidente Barroso para crear un European Insti-tut of Tecnology, un poco a la imagen del famo-so MIT (Massachusets Institut of Tecnology)americano, aunque no habrá un centro formalde laboratorios sino unas oficinas que finalmen-te estarán en Budapest. Actualmente, ya estáabierta la convocatoria para la creación de dis-tintas líneas, los llamados centros de innova-ción y conocimiento, y una de ellas será la ener-gía. Por lo tanto, hay que presentar una pro-puesta que coordine distintos laboratorios. Laresolución será hacia finales de año y si, comoesperamos, sale aceptada nuestra propuesta,participaremos en esta línea de energía.

Entrando en terreno científico, ¿en quépunto se encuentra la investigaciónpara aumentar el rendimiento de lascélulas fotovoltaicas?En la energía fotovoltaica hay tres generaciones:la primera es la estándar, es decir, la de siliciomonocristalino; la segunda, la de capa fina, queincluye la generación 2.5; y la tercera genera-ción, la de estructuras basadas en las nanotec-nologías y en la combinación de distintos mate-riales. Es decir, teórica y experimentalmente,

el límite máximo de eficiencia de una célulasolar ideal, utilizando un solo material, estáalrededor del 30%. Un espectro solar tiene foto-nes, que van del ultravioleta al infrarrojo, ytoda la energía se distribuye entre ellos. Si quie-ro convertir el máximo de esta energía en ener-gía eléctrica, con un solo material semiconduc-tor, me resulta imposible utilizarla toda; la ban-da prohibida del semiconductor que más seacerca al ideal es de 1,5 electrones-voltio, quecorresponde al arseniuro de galio, y que da unaeficiencia demostrada en laboratorio del 28%,cercana a la del teórica.

¿Estamos cerca del límite, pues?No, la idea científica es ir más allá. El arseniu-ro de galio es caro y escaso; por lo tanto, laindustria se preocupó de desarrollar el silicio,que —con 1,1 de banda prohibida— baja sueficiencia alrededor del 20% en el ámbito expe-rimental. Esto en monocristalino; si vamos apolicristalino o amorfo, la cifra cae.

La capa fina resuelve el problema del sumi-nistro de sicilio, según dicen el elemento másabundante de la Tierra, aunque no registra unaproducción suficiente, por sus costes y otras difi-cultades. A partir de capa fina con silicio amor-fo y del CIS (cobre, indio y selenio) o del telu-rio de cadmio, se han obtenido resultados bas-tante rompedores, porque en capa fina, concostes relativamente bajos, se está dando unaeficiencia en módulos que supera el 17%, y se pre-vé llegar todavía más lejos. Estos valores nos

dejan aún lejos del 30% pero con la combina-ción de distintos materiales y si cada uno de elloscapta una parte del espectro solar, se puede ircubriendo todo el espectro y no se pierden dema-siados fotones. Con una configuración tándem,que utilizará nanomateriales, cada uno explo-tando una parte del espectro, se podrán alcan-zar rendimientos del 30 al 35%.

Esto implicará nuevos sistemas defabricación. ¿Cómo está la investigaciónen este campo?Está empezando. Se quiere descubrir con quémateriales habrá que trabajar, y cómo se combi-nan a bajo coste. Lo ideal sería pasar por nano-materiales que permitan técnicas de deposiciónde capas de estas nanopartículas; sería comoaplicar una capa de pintura sobre un material.Como la comunidad científica no ha establecidoaún cuáles son los mejores materiales y la mejorcombinación, las tecnologías de fabricación toda-vía están verdes.

Lo que está claro es que el futuro pasapor la nanotecnología.Sí, y el motivo es que con las nanotecnologíasse puede controlar y conocer cómo se absor-ben los fotones y cómo generan parejas elec-trón-hueco; y también cómo se separan sinrecombinarse, uno de los problemas más difí-ciles de controlar y evitar a gran escala. Así,pues, las nanotecnologías abren una gran pers-pectiva y actualmente los grandes programas deinvestigación van en esta dirección con el obje-tivo de alcanzar rendimientos del 40%.

Como decía al principio, otro gran retoes el almacenamiento de la energía.Cuando se habla de almacenar energía casitodo el mundo se imagina baterías de litio, ensus distintas modalidades, como alternativa.Lo cierto es que con el coche eléctrico, el retoes mejorar las baterías para que tengan menorpeso y mayor capacidad. El problema es que siqueremos algo que almacene la energía, pro-bablemente tendrá que ser bajo una forma quí-mica, debe llegar un momento en que esta for-ma química se pueda transformar en energíaeléctrica.

Bueno, si yo quiero un coche eléctrico conuna gran aceleración, la batería tiene que gene-rar una alta intensidad. Las baterías actualestienen limitaciones para poder extraer cargade forma rápida. Esto afecta mucho a la degra-dación de los materiales en cuanto a los elec-trodos, porque debe pasar por ellos una alta

EL PERFILJoan Ramon Morante nació en Mataró (Maresme). Se doctoró en Ciencias Físicas en la Universidad

de Barcelona (UB) en 1980. Desde 1985 es profesor de Electrónica y director del grupo de

Investigación en Ingeniería y Materiales Electrónicos. Ha sido decano y vicedecano de la Facultad de

Física de la UB, jefe de estudios de la carrera de Ingeniería Electrónica y director del Departamento

de Electrónica. Desde 2009 es el jefe del Área de Materiales Avanzados del Instituto de Investigación

en Energía de Cataluña (IREC). Comenta que está muy ilusionado con su nueva etapa profesional en

el IREC, puesto que ya ha completado un largo ciclo en el campo de la docencia.

Sus actividades de investigación se han centrado en los dispositivos y materiales electrónicos y

en la evaluación de los procesos y tecnologías afines, con especial hincapié en la transferencia de

tecnología a los materiales semiconductores, cerámicas electrónicas, óxidos metálicos,

microsistemas y sensores químicos integrados. Ha profundizado en los mecanismos de transferencia

de energía en sólidos, que incluyen fotones, fonones o iones, que desarrollan actividades en energías

renovables como la energía solar, basada en la nanotecnología, la termoelectricidad, la nanoionicidad

y la fotocatálisis. Reconoce que los proyectos en los que más le gusta colaborar son aquellos “en los

que ves después una aplicación práctica e inmediata”.

Ha participado en varios proyectos de I+D internacionales como los programas BRITE, ESPRIT,

IST, JOULE...y en proyectos industriales en programas EUREKA, IBEROEKA y CRAFT, así como en

proyectos industriales privados. Ha sido galardonado por la Generalitat de Cataluña con la distinción

para la investigación y con el premio Narcís Monturiol.


Energías I El proyecto

61

La instalación de una microturbina debiogás para producir electricidad ycalor en un vertedero de residuos sóli-dos urbanos es un ejemplo de cómo unproyecto de ingeniería puede contri-buir a la sostenibilidad

La planta de biogás está situada en el areade aprovechamiento energético del Centro

Industrial de Tratamiento Ambiental (CITA) deColl Cardús, que se encuentra en el términomunicipal de Vacarisses, punto kilométrico28,200 de la carretera C-58, de Tarrasa a Man-resa. De sus 90 hectáreas de extensión, una ter-cera parte corresponde al terreno explotadopara el vertido de residuos. El ClTA Coll Cardús,gestionado por el grupo Hera, dispone de laISO:9001, la IS0:14001 y la OHSAS:18001 paraasegurar una buena calidad en sus procedi-mientos de gestión integral. Inicialmente eraun vertedero incontrolado, pero en el año 1984la empresa Tratesa, del grupo Hera, empezó aencargarse de la gestión del vertedero contro-lado de residuos sólidos urbanos (RSU). Actual-mente gestionan más de 60.000 toneladas alaño de RSU de municipios del Vallés y Bajo Llo-bregat y ciudades como Vic y Badalona.

Un vertedero de RSU es un reactor bioquí-mico cuyas principales entradas son los resi-duos sólidos urbanos y el agua; y las principa-

les salidas, los lixiviados —residuos bajo for-ma líquida—, y los gases. El agua que se obtie-ne tras el tratamiento de los lixiviados sirvepara usos propios de la instalación o para regarlos alrededores. La valorización energética delbiogás, que se produce por la digestión anae-róbica de los residuos, permite obtener com-bustible para los vehículos y producir electri-cidad.

BIOGÁS: RECOGIDA Y TRATAMIENTO El gas del vertedero está formado principal-mente por metano (CH4) en un 53%, dióxidode carbono (CO2) en un 40%, nitrógeno (N2)

en un 3,6%, oxígeno (O2) en un 0,5% y el res-to por sulfuros, disulfuros, amoníaco (NH3),hidrógeno (H2) y monóxido de carbono (CO).

El biogás se recoge mediante una red de cap-tación formada por pozos de extracción. Estospozos tienen un diámetro de 500 mm, una pro-fundidad de 15 a 25 metros, y un radio deacción de unos 25 metros. Desde los pozos elbiogás se aspira por medio de un sistema decañerías de distintos diámetros que se unen alos colectores principales y que, a su vez, con-ducen el biogás hasta la central de aspiración.Todo el sistema de captación y transporte delbiogás se realiza a una presión inferior a laatmosférica.

Tras su captación, y antes de ser empleadopor el sistema de aprovechamiento energético,el biogás se somete a un tratamiento, quedepende de la aplicación final: si se utiliza comocombustible para calderas, basta con unadeshumidificación y una eliminación de com-puestos corrosivos; en el caso de ser utilizadoen motores y turbinas, se precisa una serie defiltros para eliminar la entrada de impurezas.Todos estos procesos se llevan a cabo en la plan-ta de Biogás Natural Concentrado Comprimidode Coll Cardús (BNCC). Esta planta se hallainstalada en el interior de dos contenedoresmetálicos unidos, que forman un conjunto inde-pendiente.

EL PROYECTO - MICROTURBINA A BIOGÁS,VERTEDERO DE COLL CARDÚS | Gestión sostenible

densidad de corriente, lo que afecta a la canti-dad de ciclos útiles de los materiales.

Es una de las aproximaciones a los proble-mas del almacenaje, pero hay fórmulas electro-químicas —algunas descubiertas hace yamucho, olvidadas y que ahora están resurgien-do— que son muy prometedoras.

¿Por qué no hacer una batería en la que loscomponentes que reaccionan sean inyectadosde forma progresiva? Hay baterías redox de flu-jo continuo en las que lo único que se necesi-ta son dos depósitos de electrolitos. Para pro-ducir corriente, se va inyectando, mediantebombas, flujo de líquido iónico, que intercam-bia carga a través de una membrana y se pue-de extrayer corriente. Hay ejemplos de estasbaterías redox en las que se han podido alma-cenar megavatios.

Y el hidrógeno, ¿qué papel tiene?En Barcelona, donde existe el autobús de pila dehidrogeno, es muy conocida la llamada pilade combustible. Como su nombre indica, es unapila en la que el reactante químico llega a los ele-ctrodos y produce una reacción en la que losprotones cierran el circuito a través de la pilay los electrones van por el circuito exterior, demanera que van a reaccionar al otro electrodo.Es decir, siempre hay el mismo esquema electro-químico, una membrana que sólo conduce pro-tónicamente. Por lo tanto, los electrones debenviajar por el circuito exterior. En el caso del auto-bús el combustible que se envía al electrodo esel hidrógeno, la reacción en el electrodo produ-ce el electrón-protón, y el electrón cierra el cir-cuito con una corriente que se emplea para acti-var un motor eléctrico.

Cualquier proceso electroquímico puede serreversible. Por ejemplo, si yo tengo una pro-ducción de energía renovable —eólica o foto-voltaica—, puedo emplear los excedentes deenergía eléctrica para descomponer agua y pro-ducir hidrógeno. Eso sería lo que se llama unelectrolizador sólido, que tiene eficiencias muyaltas, del 80%. Este hidrógeno puede almace-narse y se podría utilizar para producir corrien-te cuando hiciera falta. Esta es una de las línesde investigación sobre el almacenamiento quese trabaja en el laboratorio, y que parece indi-car que se podría producir hidrógeno a partirde las energías renovables.

MIQUEL DARNÉSPeriodista e ingeniero técnico industrial.

Asesor de comunicación y marketing del CETIB


ENERGÍA ELÉCTRICA Y CALORÍFICAEste proyecto nace para dar solución a las nece-sidades de la planta de BNCC, que trata el bio-gás procedente del vertedero como combusti-ble de la flota de vehículos de la empresa.Actualmente, en la planta de BNCC se lleva acabo un acondicionamiento del gas proceden-te del vertedero, que se compresiona y se alma-cena para su utilización posterior. Las dos prin-cipales necesidades son la energía eléctrica paratrabajar aislada de la red, y la producción decalor para la caldera.

La planta de BNCC requiere calor para lacaldera de vapor, que se utiliza en el proceso delimpieza del absorbente, y requiere electrici-dad para el refrigerador y los compresores. Laplanta requiere una potencia calorífica de 70 a90 kW entregada en 0,1 kg/s a 95 ºC, en fun-ción del precalentamiento existente, y unapotencia eléctrica de 35 kW a 400 V. La solu-ción propuesta para dar respuesta a estas nece-sidades consistió en la instalación de una uni-dad de tratamiento de gas, una microturbinaa biogás y un recuperador de calor, para sumi-nistrar electricidad y calor a la planta, tanto sise trabaja en isla como si se exporta la energíaeléctrica sobrante a la red de distribución. Elbiogás procedente de la planta BNCC es el com-bustible que utiliza la microturbina. Previamen-te, hay que acondicionar este gas en la unidadde tratamiento de gas, específica para la mico-roturbina, donde se realizan los siguientes pro-cesos:p Limpieza de compuestos de siloxane yácido sulfhídrico. p Elevación de la presión a la de trabajopara la microturbina.p Refrigeracióm para el secado del gas.

En el interior de la microturbina se produ-ce la combustión del biogás, que se convierteen energía eléctrica en los alternadores. En elrecuperador de calor se produce un aprovecha-miento del calor de los gases de escape de lamicroturbina, mediante un intercambiador.

La unidad de tratamiento de gas, la micro-turbina, el recuperador de calor y los equiposauxiliares necesarios para su funcionamiento(compresor, filtro de carbón activo y refrigera-dor) que, con la excepción del refrigerador, noson los mismos que los de la planta de BNCC,se instalaron en la parte superior de los conte-nedores metálicos de la planta. Esta solucióncomportó la necesidad de construir una estruc-tura metálica auxiliar para soportar el peso detodos los equipos necesarios.

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Y DE FUNCIO-NAMIENTO DE LA MICROTURBINALa microturbina genera energía a partir del flu-jo de gas caliente procedente de la combustióndel gas en el aire comprimido entrante. Aguasarriba hay un compresor (radial o axial) acopla-do mecánicamente a la turbina, donde está lacámara de combustión. La energía se producecuando el aire comprimido se mezcla con elcombustible y se enciende en la cámara de com-bustión. Los gases resultantes se dirigen direc-tamente a las aspas, haciendo girar el eje de laturbina, y, mecánicamente, ejerciendo fuerzasobre el compresor. Al final, los gases pasan através de una pipeta, que acelera los gases dela combustión al volver a una presión atmosfé-rica, y produciendo más empuje. La energía seextrae a partir de un eje de fuerza, aire compri-mido, empuje, y de sus combinaciones. Se uti-liza en aviones, trenes, barcos, generadores eléc-tricos, etc.

Las turbinas de gases industriales tienengran variedad de dimensiones, desde un con-tenedor móvil hasta una gran planta de siste-mas complejos. Son especialmente eficientes,por encima del 60%, cuando el calor de la sali-da de escape se aplica a un intercambiador decalor para calentar el vapor de entrada de laturbina de vapor, creando un ciclo combinado.También se puede hacer la configuración decogeneración focalizando la chimenea paracalentar agua o una cámara. Además, median-te una nevera de absorción se consigue frío pararefrigerar. La configuración de cogeneraciónpuede superar el 90% de eficiencia energética.Las turbinas a gas más grandes, utilizadas parala generación eléctrica, operan a 3.000 revolu-ciones por minuto para encajar con la frecuen-cia de la red y disponer de una mínima caja decambios. Al igual que los motores, la turbinarequiere una estructura de cierre específica.

Las turbinas a gas de ciclo simple para gene-rar electricidad requieren menor inversión decapital y pueden ser escaladas para produccio-nes grandes o menores. Además, en los actua-les procesos productivos pueden estar disponi-bles en pocos meses, en comparación con losaños necesarios en el caso de otras tecnologías.Otra ventaja es la capacidad que tienen de serdetenidas y puestas en marcha en pocos minu-tos, suministrando energía durante los picos dedemanda; este es un uso frecuente de esta tec-nología. Una turbina de ciclo simple de grancapacidad puede tener una potencia de 100 a300 MW y una eficiencia térmica del 35 al 40%;las más eficientes llegan al 146%.

62


EL ENCARGOEl parque tecnológico de recursos renovablesde Coll Cardús está situado en el términomunicipal de Vacarisses. La filosofía del parquees gestionar de forma sostenible los residuosorgánicos que van a parar al vertedero, que esuno de los más grandes del Estado español.Las instalaciones pertenecen al grupo HERA-AMASA, SA, una empresa especializada en eltratamiento de residuos y la gestión derecursos asociados, como el biogás o larecuperación de materiales. La microturbina debiogás concentrado y comprimido proyectadaproduce calor para colaborar en el tratamientode los residuos del vertedero, para generarelectricidad y también combustible paravehículos. El aprovechamiento de los recursosdel vertedero está orientado a cerrar el círculode los residuos para alcanzar su rentabilidad y,a la vez, conservar el medio ambiente con lareducción de las emisiones de CO2.

EL EQUIPOFacultativos. Francisco Daniel Ayala, Padules(Almería), 1969, cursó Ingeniería TécnicaIndustrial en la EUITIT. En cuanto terminó susestudios se colegió y entró a formar parte delcolectivo que se dedica al ejercicio libre de laprofesión, con la realización de proyectosambientales de distintos sectores industrialescomo el químico, el textil, las artes gráficas, lafabricación de material eléctrico, etc., así comoproyectos de instalaciones de baja tensión, deaparatos de presión y de instalaciones térmicas,entre otros. Para el proyecto de la microturbina,Ayala ha colaborado con la empresa ambSol deIngeniería Ecoenergética, especializada eneficiencia energética y aplicaciones conenergías renovables y cogeneración. El equipode ambSol está formado por personal técnicocualificado que acumula un importantecurrículum con más de 600 actuacionesespecializadas en seis años. Ha realizadoencargos para la administración pública(ayuntamientos como Barcelona, Terrassa oSant Cugat, Diputación de Barcelona, ICAEN,AEB), universidades (UPC, LaSalle, URIV),fundaciones, empresas privadas y, en general,para clientes que necesitan de una ingenieríaespecializada en energías renovables.


63


Las microturbinas son ampliamente utiliza-das para la generación distribuída, y en aplica-ciones que requieren calor y electricidad simul-táneamente. Abarcan desde unidades peque-ñas como la palma de la mano, que producenmenos de 1 kW, a unidades comerciales, queproducen centenares de kilowatios. Parte de suéxito se debe a las aplicaciones electrónicas,que permiten una operación telemática y suacoplamiento a la red eléctrica. La tecnologíaconmutada de electrónica de potencia eliminala necesidad de que el generador esté sincroni-zado con la red eléctrica. Esto permite que elgenerador esté integrado con la turbina y, ade-más, sirva como motor de puesta en marcha.

VENTAJAS DE LAS MICROTURBINASLos sistemas con microturbinas tienen muchasventajas respecto a los motogeneradores recí-

procos, con mayor densidad de potencia res-pecto a su medida comparada, y emisionesextremadamente bajas de gases de combustióna la atmósfera, y también una única parte móvil.Estos sistemas se diseñan con cojinetes concén-tricos que pierden el contacto cuando el eje giraa gran velocidad, evitando el uso del lubrican-te típico para cojinetes de rodamiento, ya queno se produce rodamiento. Para este sistematampoco se precisa presurización externa, pues-to que el cojinete se genera automáticamentepor hidrodinámica del flujo de aire cuando secrea la alta presión. La refrigeración de la micro-turbina no precisa lubricante ni ningún otromaterial peligroso.

Las microturbinas también tienen la venta-ja de disponer de la mayor parte de calor, atemperatura bastante alta, en la chimenea,mientras que el calor en un motogenerador se

pierde, en parte, entre la chimenea y el sistemade refrigeración. De todas formas, los motoge-neradores son más rápidos para responder alos cambios de potencia de salida a causa dela irregularidad de la demanda, y son eléctri-camente más eficientes, aunque la eficienciade las microturbinas se esté incrementando.Estas también pierden eficiencia a niveles debaja potencia respecto a los motogeneradores.Las microturbinas aceptan, además de la mayorparte de combustibles comerciales, los combus-tibles de origen renovable como el biogás devertedero, y los de digestión anaeróbica o deplantas depuradoras de aguas residuales.

Los diseños de microturbinas suelen consis-tir en un compresor y una turbina radial de sim-ple etapa y un recuperador, difícil de diseñar yfabricar, porque trabaja a alta presión y tempe-ratura diferencial. El calor de las chimeneas pue-

FICHA TÉCNICAEl sistema se compone de los siguientesequipos:

pUnidad de tratamiento del gas. MarcaVerdesis, Modelo GTP 004

pRefrigerador. Compartido con la plantade BNCC

pMicroturbina. Marca Capstone, ModeloCR65-ICHP

Microturbina CapstoneEspecificaciones en condiciones ISO:CR65 CR65-ICHP15ºC, 1.01325 bar, 60 % RH

Característicaes eléctricasPotencia eléctrica de salida65 kWTensión400 a 480 V (AC)Servicio de tensiónTrifásicaFrecuencia50/60 HzMáxima intensidad de salida100 A, operando conectada a la redEficiencia eléctrica29 %

Combustible / Características turbinaColumna de gas naturalGas de vertedero: 3,7 a 6,2 kWh/m3Contenido de ácido sulfhídrico H2S>400 ppmv

Presión de entrada diferencial5,2 bar 75 psiCaudal de combustible224,2 kW/hRelación del generador3.22 kWh/kWh

Características en chimeneaCaudal del gas0,49 kg/sTemperatura del gas309ºC

Aprovechamiento de calor para tempe-ratura de entrada del agua a 38ºC y caudalde 2,5 l/sMódulo de recuperación de calor integradoNúcleo de acero inoxidable Aprovechamiento de calor para agua caliente74 kWEficiencia total del sistema62 %

Dimensiones y pesoAncho x profundidad x altura762 x 1956 x 2388 mmPeso 1.000 kgIntercamviador de calor de gases de escape.Marca NET, Modelo RB 8.20-67Datos técnicos (para CR 65)Caudal másico de gases de escape (aprox.)1760 kg/h

Temperatura de gases de escape entrada309ºCTemperatura de gases de escape salida (aprox.)80ºCPérdida de pressión de gases de escape (aprox.)180 PaCaudal másico de agua de refrigeración (aprox.)5060 kg/hTemperatura de agua de refrigeración entrada60ºCTemperatura de agua de refrigeración salida80ºCTemperatura de agua de refrigeración máxima100ºCPresión de servicio máxima6 barPérdida de presión de agua de refrigeración160 mbarSuperficie de calefacción67 m2Potencia térmica125 kW

Dimensiones de la carcasaLongitud1500 mmAncho660 mmAltura480 mmPeso310 kg


64


1- ¿CÓMO VALORA HASTA AHORA LA IMPLAN-TACIÓN DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES ENESPAÑA?

2- QUÉ OPINA DE SU SITUACIÓN ACTUAL?

3- ¿QUÉ ENERGÍA RENOVABLE PREVÉ QUEAVANZARÁ MÁS EN EL FUTURO?

ENCARNA BARASPresidenta del Institut Català de l'Energia (ICAEN)

1- España es uno de los países líderes tantoen la implantación de energías renovablescomo en su desarrollo tecnológico, principal-mente en solar fotovoltaica y eólica. Cataluña,a su vez, ha sido pionera en el desarrollo delsector en el conjunto del Estado, y alberga algu-nas de las empresas de vanguardia de la tecno-logía eólica. A pesar de ello la implantaciónde renovables en Cataluña no ha evolucionado

al mismo ritmo que en el resto del Estado. Parasuperar este atraso, el gobierno autonómico ul-tima un decreto para agilizar los trámites y fa-cilitar la ordenación en el territorio de las cen-trales eólicas y fotovoltaicas, con el fin de fo-mentar su desarrollo y cumplir con losobjetivos del Plan de la Energía 2006-2015.

2- Por su potencial de crecimiento y de trac-ción tecnológica, así como por su efecto positi-vo sobre el medio ambiente, las energías reno-vables se han incluido en los planes de muchospaíses para salir de la crisis económica. La cri-sis se ha convertido en una oportunidad para elsector que, en cambio, es más sensible a loscambios legislativos. Los promotores requierenseguridad jurídica, si bien es cierto que la regu-lación debe evolucionar para permitir un des-arrollo armónico de todas las energías. Una vezsean tecnológicamente maduras, las ER tienenque ser rentables sin primas y competir directa-mente con las convencionales.

La nueva legislación debe respetar las com-petencias de cada administración. El buen des-arrollo del sector sólo se logrará contando conel conocimiento que tienen del territorio lasadministraciones autonómicas y locales.

3- Varias tecnologías tienen un largo cami-no por recorrer, como la energía eólica —con elámbito marino a desarrollar—, o la solar ter-moeléctrica, —que a medio plazo puede tenerun papel importante en Cataluña—. Sin em-bargo, el principal campo de progreso reside enel ahorro y la eficiencia energética: tenemosque aprender a consumir menos energía y apro-vecharla mejor. Cataluña quiere ser determi-nante tanto en I+D como en la industria de lasER, el ahorro y la eficiencia energética. La cre-ación, con colaboración entre los sectores pú-blico y privado, del Instituto de Investigaciónen Energía (IREC, Institut de Recerca de l’Ener-gia de Catalunya) y del Clúster de EficienciaEnergética de Catalunya, así lo muestran.

de servir para calentar agua, procesos de seca-do o para neveras de absorción, que crean fríopara el aire acondicionado a partir de la ener-gía del calor. La eficiencia típica de la microtur-bina se sitúa entre el 25 y el 35%, aunque cuan-do se trabaja en un sistema de cogeneración concalor y electricidad, las eficiencias se incremen-tan por encima del 80%.

La instalación dispone de un sistema de con-trol y unos equipos de medición para poder rea-lizar un seguimiento detallado de la produc-ción, los consumos y los rendimientos. Los equi-pos de registro realizan un seguimiento de lasdistintas medidas, tanto puntuales como tota-les, necesario para la correcta evaluación delfuncionamiento de la instalación. También dis-pone de un contador bidireccional digital tri-fásico homologado y precintado por la compa-ñía eléctrica, para registrar la energía exporta-da a la red.

MAGNITUDES DE LA INSTALACIÓNActualmente, en la planta de BNCC se utilizauna caldera de vapor para realizar la aporta-ción de calor necesario para la limpieza delreactivo. El reactivo separa el dióxido de carbo-no del biogás. El biogás restante contiene unaelevada concentración de metano.

La microturbina puede producir una poten-cia térmica de 70 a 90 kW entregada en 0,1kg/s a 95 ºC, en función del precalentamientoexistente, y tiene la capacidad de aportar el100% del calor necesario para la planta. Pesea ser sustituible, la caldera no se ha inutiliza-do por completo y servirá en caso de emergen-cia o en los períodos en los que la microturbi-na esté parada. Parte de la potencia eléctricaproducida por la microturbina ––de 65 kW auna tensión de 400 V— puede aprovecharsepara el autoconsumo, y el resto exportarse através de la red de la empresa distribuidora. Enel momento en que la instalación esté funcio-nando en isla, desconectada de la red de la dis-tribuidora de la zona, la planta de BNCC con-sumirá entre 9 y 35 kW eléctricos producidospor la microturbina y cerca del 100% del calorútil (90 KW), con un rendimiento del 62%.

En cuanto al rendimiento, hay que decirque la microturbina podrá trabajar en isla yproducir electricidad para el autoconsumo dela planta de BCNN; o conectada a la red de ladistribuidora, exportando electricidad.

El rendimiento mínimo se produce cuandola planta de BNCC está detenida, puesto queno admite energía. En este régimen de funcio-namiento, la microturbina produce electricidad

únicamente con un rendimiento eléctrico enlos bornes del generador de un 29% respectoal combustible de entrada. En caso de que lamicroturbina trabaje como generadora decorriente y para alimentar con todo el calorútil, lo que implica trabajar a plena carga, habráque evacuar la energía eléctrica sobrante quela planta de BNCC no pueda consumir.

La potencia eléctrica que producirá la micro-turbina es de 65 kW. Se estima una disponibi-lidad anual de trabajo de 8.000 horas a plenacarga. Por lo tanto, se prevé generar una ener-gia eléctrica total de 520 MWh al año, expor-table en su conjunto, si no hay autoconsumo.Los regímenes de funcionamiento de la micro-turbina permitirán variar el autoconsumo de 0a 35 kWh, para suminstrar energía a la plantade BNCC. En este caso, el autoconsumo anualpodría llegar a ser de 280 MWh; por lo tanto,la energía neta exportada a la red de la empre-sa distribuidora, una vez contabilizado el auto-consumo, es de 240 MWh al año.

DANIEL AYALAIngeniero técnico industrial. Autor del pro-

yecto y director de la instalación. Empresa ambSol Enginyeria Ecoenergètica, SLP

LA OPINIÓN | Sobre la energía renovable


65

ANDREU MARTÍNEZPresidente de la comisión de Medi Ambient,Energia i Seguretat del CETIB

1- La implantación de las ER ha sido y estásiendo espectacular por el cumplimiento de ladiversificación en la forma de producir energíaprevista en el Plan Energético Nacional y posi-tiva por su contribución a la disminución de laemisión de gases de efecto invernadero.

La potencia instalada acumulada en diciem-bre de 2008 —de16.000 MW en energía eólicay cerca de 3.300 MW en solar fotovoltáica— yel número de instalaciones asociadas han cu-bierto con creces las mejores previsiones de laimplantación de las ER en España, implicandoun reconocimiento internacional por el mode-lo utilizado en la creación de un potente mer-cado interior y por la implicación que los resul-tados han tenido en su consolidación (ingenie-ría, técnicos y mano de obra cualificada,fabricantes, instaladores, etc.).

2- La regulación interior en cuanto a limi-tación de cupos y primas afecta al desarrollode las ER y ha devuelto a la realidad a un buennúmero de actores. Otros condicionantes quetener en cuenta son: la crisis financiera y deconfianza general; el precio del petróleo a labaja (se requiere un precio justo del barril —de70 u 80 $— para hacer rentables los proyectosde ER); la caída del precio del mercado de emi-siones de CO2 y la implicación cada vez mayordel sector de la energía en los mercados finan-cieros, que afectará sobre todo a su interna-cionalización y exportación asociada.

A nivel local veremos cuáles serán los nue-vos objetivos gubernamentales y qué conse-cuencias tendrá la legislación autonómica.Todo ello determinará la velocidad óptimapara el desarrollo continuado del mercado in-terior.

3- Ninguna tecnología tendrá exclusividad. Acorto plazo la solar termoeléctrica tendrá un cre-cimiento importante y la fotovoltaica continua-rá su desarrollo en cubiertas para dar cumpli-miento al CTE y aprovechar las actuales venta-jas regulatorias. La solar térmica deberáconsolidar su incipiente desarrollo a nivel esta-tal, si bien deben mejorarse los equipos, las ins-talaciones y su conducción y mantenimiento. Laeólica deberá enfrentarse a nuevos retos tecno-lógicos en el escenario offshore con los mapasmarinos ya definidos. El apoyo a la biomasa y laenergía geotérmica debe seguir caminos seme-jantes a los de las ER consolidadas, ya que suparticipación en el mix energético aún está lejos

de lo deseable. Las estrategias del sector del au-tomóvil y del transporte deben implicarse en eldesarrollo de tecnologías de almacenamiento dela energía eléctrica eólica (fabricación de hidró-geno y pilas de combustible) para generalizar suuso en vehículos híbridos o 100% eléctricos.

PEP PUIGPresidente de la Associació Europea per lesEnergies Renovables (Eurosolar)

1- Para valorar la implantación de las ERhay que diferenciar entre las fuentes que sirvenpara generar electricidad y las que proporcio-nan calor. En cuanto a las primeras, se ha pro-ducido un desarrollo espectacular de la tecno-logía para aprovechar la fuerza del viento, apesar de los cambios constantes en la regula-ción. En cuanto a las segundas, el progreso hasido menos espectacular, aunque en el año1999 la ciudad de Barcelona adoptara la pio-nera ordenanza solar (que desde 2006 es leyestatal, incluida en el CTE). Esta medida noha tenido continuidad para que la energía so-lar térmica se incorpore a todos los edificiosexistentes, y no sólo a los nuevos.

2- La situación actual de emergencia ecoló-gica, económica y social es el resutado de la cri-sis de un modelo que ha fundado la creaciónde riqueza en la destrucción de la buena saludde los sistemas ecológicos. Esto debería darnosla oportunidad para repensar la forma de viviren este planeta y aprender a “vivir bien sin des-trozar”. Las ER tienen un papel esencial, pues-to que nos permiten vivir y aprovechar los in-agotables flujos energéticos biosféricos. Si losgobiernos no son capaces de crear el marco paratransformar la crisis en una oportunidad, debe-rá hacerlo la ciudadanía, dejando de ser “consu-midora” pasiva de energía para convertirse engeneradora (total o parcial).

3- La eólica está avanzando a unos ritmosincreíbles en todo el mundo. Es una gran opor-tunidad para el ser humano, puesto que nospermite disponer de energía eléctrica sin emi-siones de CO2 ni de sustancias radioactivas enel medio ambiente y sin la generación de resi-duos nucleares.

JOSEP GONZÀLEZPresidente de la patronal Petita i Mitjana Em-presa de Catalunya (PIMEC)

1- España aplica una política de fomentode las ER similar a la de Alemania. Consiste enfomentar el uso de energía eólica con el obje-

tivo de 20 GW instalados a finales del año2010; e incluye el uso de la energía fotovoltai-ca que sirva a la industria para mejorar rendi-mientos, y el uso de la energía solar termodi-námica que permita a las empresas de inge-niería ser líderes mundiales en esta tecnología.La valoración es, pues, positiva, excepto por elproblema de la fotovoltaica. El decreto que lafomentaba fue visto por el sector financierocomo una oprtunidad excelente para sustituirlos créditos hipotecarios y en los dos últimosaños ha estado en una burbuja que el gobier-no ha tenido que desactivar. Es notable el ca-mino hecho para integrar la energía eólica enla red, mostrando todos los cuellos de botellaque hay que resolver.

2- Las ER sufren las dificultades financierasde cualquier otra actividad. Pero los frenos másimportantes provienen de las tramitaciones ad-ministrativas. En Cataluña es clamoroso el ca-mino que hay que recorrer para poder implan-tar un parque eólico o fotovoltaico. La resis-tencia de toda la sociedad, desde la Generalitato los ayuntamientos hasta los vecinos, es unabarrera que urge superar. Alguien debe hacerpedagogía y explicar que la energía empezaráa agotarse a partir del año 2020, y que si que-remos seguir con la economía actual sólo haydos caminos: desarrollar las ER o la energíanuclear. No hay tiempo que perder con resis-tencias locales y egoístas. Detener la economíaequivale a regresar a principios del siglo XX, auna economía de supervivencia.

3- El ahorro es el punto clave, el que porfuerza deberá tener más peso en el futuro. Estoimplica modificaciones en los procesos indus-triales, en el transporte y en las formas de vida.Quizá la más clamorosa es la que afecta altransporte. Un coche con motor de combustiónpierde un 74% de su rendimiento por mala efi-ciencia. Un coche eléctrico pierde un 18% de suenergía entrante. El coche eléctrico puede re-solver, además, el desarrollo de la energía eóli-ca si la carga de las baterías se realiza de noche.Todo ello nos lleva a una revolución tecnológi-ca, con nuevos coches, nueva generación eléc-trica, y al desarrollo de casas pasivas con pocademanda de energía, acción que requiere laformación de una cantidad ingente de nuevosingenieros y físicos.

SANTI PARÉSDirector comercial de Meteosim Truewind

1- España goza del reconocimiento interna-cional por el grado de desarrollo de las ER, tan-

Energías I La Opinión


66

to por el aprovechamento del potencial comopor el sector industrial y tecnológico desarrolla-do. Todavía quedan espacios geográficos paraobtener más energía renovable, pero de mo-mento podemos servir de ejemplo para la ma-yoría de países. El desarrollo social requiere elconsumo de mucha energía, sobre todo si que-remos que toda la población disponga de unosniveles mínimos de confort. Las energías reno-vables deben explotarse, y la eólica es la que demomento se muestra más eficiente.

2- Todavía se precisa mayor velocidad en eldesarrollo imparable de las ER. Para obtenermás MW eólicos, por ejemplo, hay que mejorarlos procesos de solicitudes. Actualmente, lacomplejidad de la administración pública difi-culta en exceso el trámite adecuado para llevara cabo un proyecto eólico. Otra freno para losproyectos eólicos es el llamado impacto visual.En una sociedad del bienestar, en la que laenergía es esencial, ya no podemos pedir fuen-tes de energía que sean renovables e invisibles,y hay que relativizar el impacto visual.

3- Siempre se precisarán fuentes de energíaque las complementen, pero no queda la me-nor duda de que se puede consumir energíaprocedente, en su mayor parte, de las energí-as renovables. La energía eólica —muy econó-mica y, además, sostenible— es la mejor alter-nativa pese a su impacto visual. Seguramentese ve mucho más un aerogenerador que unachimenea, pero el impacto ambiental es muydistinto. La afectación que debemos asumir so-bre el territorio de la eólica és mínimo. Pero,también es cierto que la energía eólica se haconvertido en un producto excesivamente fi-nanciero —los parques eólicos tienen que serinversiones atractivas para que los construyanlos empresarios—. Analizando los pros y loscontras, la energía eólica debe ser fundamen-tal en todo el mundo como fuente de una ener-gía limpia, ambientalmente sostenible y al al-cance de países tanto desarrollados como envías de desarrollo.

RAFAEL DURBÁN ROMERODirector de Relaciones Institucionales de la Co-misión Nacional de la Energía (CNE)

1- Con la evolución del mix tecnológico enla producción de electricidad hacia sistemasbasados, en unos casos, en tecnologías menosintensivas en capital y, en otros, en incentivoseconómicos adicionales a los precios del mer-

cado, se están sustituyendo progresivamentelas tecnologías convencionales por otras mu-cho más eficientes energéticamente (como lacogeneración) o más limpias (como las tecno-logías de energías renovables). Para financiareste régimen especial, y como contrapartida,hasta el año 2008 el consumidor español ha te-nido que pagar más cara su electricidad (porencima del 10%).

España se ha situado como referente mun-dial en energía eólica y solar (en los vectores fo-tovoltaico y termosolar), tanto en potencia ins-talada como en las empresas con actividad ex-portadora importante.

2- La Comisión de la Unión Europea haanalizado los distintos mecanismos de promo-ción de las energías renovables en los países dela Unión con los precios y las potencias insta-ladas hasta el año 2006, y ha calificado al mo-delo español de efectivo y eficiente, porque selogran los objetivos y no se retribuyen las dis-tintas tecnologías por encima de la retribuciónmedia de otros países. Asimismo, la Comisióndestaca que en el modelo español se han redu-cido las barreras de entrada de nuevos agentesen la regulación adoptada para el acceso deterceros a la red, al declarar este acceso prefe-rente para las renovables.

3- Históricamente, se crearon grandes ypequeñas centrales hidráulicas, todas renova-bles; en la presente década se están viviendofuertes avances en instalaciones eólicas, solarfotovoltaicas y solar termoeléctricas. Todo ellolleva a una potencia renovable instalada pró-xima al 40% de la potencia total instalada.Una serie de factores clave, como son una pro-longada I+D+i tecnológica (especialmente enenergía eólica y en termosolar), un sector in-dustrial importante, una regulación económi-ca eficiente y las facilidades de financiación delos proyectos que han atorgado el mercado delcapital, han influido notablemente en estedesarrollo.

MOISÈS MORATÓ GÜELLJefe del área de energía de la Agència d'Ecolo-gia Urbana de Barcelona

1- En general, el objetivo previsto por elPlan de Energías Renovables 2005-2010 paraque el 12% de la energía primaria sea de ori-gen renovable quedará alejado de la situaciónreal. En el año 2008, la participación de las

energías renovables se situaba en el 7,6%, tansolo cinco décimas más que al inicio del perí-odo del Plan. A efectos prácticos la carrera pa-rece perdida, y el objetivo se ha aplazado has-ta el año 2014.

En el ámbito particular, la situación de lasdistintas energías renovables ha sido diverso.Como situación positiva cabe destacar la de laenergía eólica, con un crecimiento hasta ahorasostenido y con un sólido progreso. La fotovol-taica, con resultados agridulces, ha vivido muyvelozmente sus momentos de gloria, mientrasque otras tecnologías, como la solar térmica,han perdido la oportunidad de dar servicio a lamayor parte del enorme parque edificatorioconstruido en los últimos años, alimentado am-pliamente por energías convencionales.

2- Si gobiernos, instituciones y ciudadanoscreemos realmente que el mundo no puede per-mitirse el actual metabolismo energético, habráque seguir impregnando nuestro sistema conuna verdadera potencia renovable y asumir sucoste real. A pesar de todo, de poco serviránlas ER si no van acompañadas de una conten-ción de la demanda global: si el valor absolutode las energías convencionales aumenta, tam-bién lo harán las emisiones asociadas.

A corto plazo, el crecimiento de las energí-as renovables está vinculado con la legislacióny la situación económica, de ahí la necesidadde establecer un marco legislativo estable peroque a la vez incorpore la actuación reactivaante las fluctuaciones del sistema. Sin embar-go a largo plazo, será el precio de los combus-tibles fósiles, más que las voluntades políticas,el factor que determine el ritmo de crecimien-to de las ER.

3- Probablemente sea la energía eólica laque registre un progreso más sólido, sobre todopor su madurez tecnológica y competitividadeconómica sobre las demás ER. A pesar detodo, no es improbable que en el curso de lospróximos años se produzca alguna ruptura tec-nológica que impulse un cambio sustancial enla composición del mix actual: supongamos,por ejemplo, que se consigue sintetizar un pin-tura con propiedades fotovoltaicas de bajo cos-te. Aunque admitamos una baja eficiencia eneste hipotético material, las elevadas extensio-nes de superficies en infraestructuras y en pa-redes y techos de los edificios a lo largo del te-rritorio se convertirían en generadores deenergía, y sumarían una potencia eléctrica des-centralizada descomunal.

Energías I La Opinión


978

8418

8691

67 08 L’anàlisi L’energia fotovoltaica en les ciutats sostenibles14 Les imatges Planeta en moviment20 Reportatge Les opcions inesgotables36 El projecte Microturbina de biogàs a un abocador45 L’opinió El desenvolupament de les ER a l’Estat

Energies renovablesTecnologiai compromís

PUBLICACIÓ DEL COL·LEGI D’ENGINYERS TÈCNICS INDUSTRIALS DE BARCELONA

TecnodebatsTecn

odeb

ats

28 L’ENTREVISTAJoan Ramon Morante

2009 5 euros número

4

Ciut

ats

sost

enib

les

| Pan

oràm

ica

per a

les

ER |

J0an

Ram

on M

oran

te |

Llib

res

| EN

ERG

IES

REN

OVA

BLES

Tecn

olog

ia i

com

prom

ís

Impr

ès e

n pa

per e

colò

gic

4


4 ecnodebats T ENERGIES RENOVABLES número …€™OPINIÓ Set veus contrastades valoren el...

Documents

Transcript of 4 ecnodebats T ENERGIES RENOVABLES número …€™OPINIÓ Set veus contrastades valoren el...